DKSESS 100 кВт АВТОНОМНАЯ/ГИБРИДНАЯ ВСЕ В ОДНОМ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Сравнение аккумуляторов в системе хранения энергии
Тип аккумулятора для хранения энергии — это химический аккумулятор. В зависимости от выбранного типа аккумулятора его можно разделить на свинцово-кислотный аккумулятор, литиевый аккумулятор, никель-водородный аккумулятор, жидкостный аккумулятор (ванадиевый аккумулятор), натрий-серный аккумулятор, свинцово-углеродный аккумулятор и т. д.

1. Свинцово-кислотный аккумулятор
Свинцово-кислотные батареи бывают коллоидные и жидкие (так называемые обычные свинцово-кислотные батареи). Эти два типа батарей используются в зависимости от разных регионов. Коллоидная батарея имеет сильную морозостойкость, и ее рабочая энергоэффективность намного лучше, чем у жидкостной батареи, когда температура ниже 15 °C, а ее теплоизоляционные характеристики превосходны.

Коллоидная свинцово-кислотная батарея является усовершенствованием обычной свинцово-кислотной батареи с жидким электролитом. Коллоидный электролит используется для замены сернокислотного электролита, который лучше обычной батареи с точки зрения безопасности, емкости хранения, производительности разряда и срока службы. Коллоидная свинцово-кислотная батарея использует гелевый электролит, и внутри нет свободной жидкости. При том же объеме электролит имеет большую емкость, большую теплоемкость и сильную способность рассеивания тепла, что позволяет избежать явления теплового разгона обычных батарей; Коррозия электродной пластины слабая из-за низкой концентрации электролита; Концентрация равномерна и нет расслоения электролита.

Обычная свинцово-кислотная батарея — это разновидность батареи, электрод которой в основном состоит из свинца и его оксида, а электролитом является раствор серной кислоты. В состоянии разряда свинцово-кислотной батареи основным компонентом положительного электрода является диоксид свинца, а основным компонентом отрицательного электрода — свинец; В состоянии зарядки основными компонентами положительного и отрицательного электродов являются сульфат свинца. Номинальное напряжение одноэлементной свинцово-кислотной батареи составляет 2,0 В, которая может быть разряжена до 1,5 В и заряжена до 2,4 В; В применении шесть одноэлементных свинцово-кислотных батарей часто используются последовательно для формирования номинальной свинцово-кислотной батареи 12 В, а также 24 В, 36 В, 48 В и т. д.

К его основным преимуществам относятся: надежная герметизация, система выпуска воздуха, простота обслуживания, длительный срок службы, стабильное качество, высокая надежность и отсутствие необходимости в обслуживании; к недостаткам можно отнести большое загрязнение свинцом и низкую плотность энергии (то есть слишком большой вес).

2. Литиевая батарея
«Литиевая батарея» — это тип батареи с литий-металлическим или литиевым сплавом в качестве катодного материала и неводным электролитным раствором. Она делится на две категории: литий-металлическая батарея и литий-ионная батарея.

Литий-металлическая батарея обычно использует диоксид марганца в качестве катодного материала, металлический литий или его сплав в качестве катодного материала и использует неводный раствор электролита. Литий-ионные батареи обычно используют оксиды литиевых сплавов в качестве катодных материалов, графит в качестве катодных материалов и неводные электролиты. Литий-ионные батареи не содержат металлического лития и могут перезаряжаться. Литиевая батарея, которую мы используем для хранения энергии, является литий-ионной батареей, называемой «литиевой батареей».

Литиевые батареи, используемые в системе хранения энергии, в основном включают: литий-железо-фосфатную батарею, тройную литиевую батарею и литий-марганцевую батарею. Одиночная батарея имеет высокое напряжение, широкий диапазон рабочих температур, высокую удельную энергию и эффективность, а также низкую скорость саморазряда. Безопасность и срок службы могут быть улучшены за счет использования схем защиты и выравнивания. Поэтому, учитывая преимущества и недостатки различных батарей, литиевые батареи стали первым выбором для электростанций хранения энергии из-за их относительно зрелой промышленной цепочки, безопасности, надежности и экологичности.

Его основными преимуществами являются: длительный срок службы, высокая плотность накопленной энергии, небольшой вес и высокая адаптивность; недостатками являются низкая безопасность, высокая взрывоопасность, высокая стоимость и ограниченные условия использования.

Литий-железо-фосфат
Литий-железо-фосфатный аккумулятор относится к литий-ионным аккумуляторам, использующим литий-железо-фосфат в качестве катодного материала. Катодные материалы литий-ионных аккумуляторов в основном включают кобальт лития, манганат лития, оксид никеля лития, тройные материалы, литий-железо-фосфат и т. д. Литий-кобалат является катодным материалом, используемым большинством литий-ионных аккумуляторов.

Литий-железо-фосфатный материал для литиевых аккумуляторов появился только в последние годы. В 2005 году в Китае была разработана литий-железо-фосфатная батарея большой емкости. Ее показатели безопасности и циклический ресурс несравнимы с другими материалами. Циклический ресурс зарядки и разрядки 1С достигает 2000 раз. Напряжение перезаряда одной батареи составляет 30 В, что не приводит к возгоранию и проколу, что не приводит к взрыву. Литий-ионные батареи большой емкости, изготовленные из катодных материалов литий-железо-фосфатного материала, легче использовать последовательно для удовлетворения потребностей частой зарядки и разрядки электромобилей.

Литий-железо-фосфатный материал нетоксичен, не загрязняет окружающую среду, безопасен, широко распространен, дешев, долговечен и имеет другие преимущества. Это идеальный катодный материал для литий-ионных аккумуляторов нового поколения. Литий-железо-фосфатный аккумулятор также имеет свои недостатки. Например, плотность трамбовки катодного материала литий-железо-фосфатного материала мала, а объем литий-железо-фосфатного аккумулятора при равной емкости больше, чем литий-ионных аккумуляторов, таких как литий-кобалатный, поэтому он не имеет преимуществ в микробатареях.

Из-за присущих литий-железо-фосфату характеристик его низкотемпературные характеристики уступают другим катодным материалам, таким как манганат лития. В общем, для одной ячейки (обратите внимание, что это одна ячейка, а не аккумуляторная батарея) измеренные низкотемпературные характеристики аккумуляторной батареи могут быть немного выше,

Это связано с условиями рассеивания тепла), его коэффициент сохранения емкости составляет около 60~70% при 0 ℃, 40~55% при -10 ℃ и 20~40% при -20 ℃. Такие низкотемпературные характеристики, очевидно, не могут удовлетворить требованиям использования источника питания. В настоящее время некоторые производители улучшили низкотемпературные характеристики литий-железо-фосфата путем улучшения электролитной системы, улучшения формулы положительного электрода, улучшения характеристик материала и улучшения конструкции структуры ячейки.

Тройная литиевая батарея
Тройной полимерный литий-ионный аккумулятор относится к литиевой батарее, катодным материалом которой является литий-никелево-кобальт-манганатный (Li (NiCoMn) O2) тройной катодный материал. Тройной композитный катодный материал изготавливается из никелевой соли, кобальтовой соли и марганцевой соли в качестве сырья. Соотношение никеля, кобальта и марганца в тройном полимерном литий-ионном аккумуляторе можно регулировать в соответствии с фактическими потребностями. Аккумулятор с тройным материалом в качестве катода имеет высокую безопасность по сравнению с литий-кобальтовым аккумулятором, но его напряжение слишком низкое.

Его основные преимущества: хорошие показатели цикла; Недостатком является то, что использование ограничено. Однако из-за ужесточения внутренней политики в отношении тройных литиевых батарей, разработка тройных литиевых батарей имеет тенденцию к замедлению.

Литий-марганцевая батарея
Батарея манганата лития является одним из наиболее перспективных материалов для литий-ионных катодов. По сравнению с традиционными катодными материалами, такими как кобальт лития, манганат лития имеет преимущества в виде богатых ресурсов, низкой стоимости, отсутствия загрязнения, хорошей безопасности, хороших умножающих характеристик и т. д. Это идеальный катодный материал для силовых батарей. Однако его плохие циклические характеристики и электрохимическая стабильность значительно ограничивают его индустриализацию. Манганат лития в основном включает шпинель манганата лития и слоистый манганат лития. Шпинель манганата лития имеет стабильную структуру и легко реализуется в промышленном производстве. Сегодняшние рыночные продукты имеют всю эту структуру. Шпинель манганата лития относится к кубической кристаллической системе, пространственной группе Fd3m, а теоретическая удельная емкость составляет 148 мАч/г. Благодаря трехмерной туннельной структуре ионы лития могут быть обратимо извлечены из решетки шпинели, не вызывая разрушения структуры, поэтому он обладает превосходными характеристиками увеличения и стабильностью.

3. Никель-металл-гидридный аккумулятор
NiMH аккумулятор — это тип аккумулятора с хорошей производительностью. Положительным активным веществом никель-водородного аккумулятора является Ni(OH)2 (называемый NiO электродом), отрицательным активным веществом — металлогидрид, также называемый сплавом для хранения водорода (называемый водородным электродом), а электролитом — 6 моль/л раствор гидроксида калия.

Никель-металлогидридные аккумуляторы подразделяются на никель-металлогидридные аккумуляторы высокого напряжения и никель-металлогидридные аккумуляторы низкого напряжения.

Никель-металлогидридная батарея низкого напряжения имеет следующие характеристики: (1) Напряжение батареи составляет 1,2–1,3 В, что эквивалентно напряжению никель-кадмиевой батареи; (2) Высокая плотность энергии, более чем в 1,5 раза выше, чем у никель-кадмиевой батареи; (3) Быстрая зарядка и разрядка, хорошие низкотемпературные характеристики; (4) Герметичность, высокая устойчивость к перезарядке и разрядке; (5) Отсутствие образования дендритных кристаллов, что может предотвратить короткое замыкание в батарее; (6) Безопасность и надежность, отсутствие загрязнения окружающей среды, отсутствие эффекта памяти и т. д.

Высоковольтная никель-водородная батарея имеет следующие характеристики: (1) Высокая надежность. Она имеет хорошую защиту от перезаряда и перезаряда, может выдерживать высокую скорость разряда и не имеет образования дендритов. Она имеет хорошие удельные свойства. Ее удельная массовая емкость составляет 60 А · ч/кг, что в 5 раз больше, чем у никель-кадмиевой батареи. (2) Длительный срок службы, до тысяч циклов. (3) Полностью герметична, требует меньше обслуживания. (4) Отличные низкотемпературные характеристики, а емкость существенно не меняется при -10 ℃.

Основными преимуществами NiMH-аккумуляторов являются: высокая плотность энергии, быстрая скорость зарядки и разрядки, небольшой вес, длительный срок службы, отсутствие загрязнения окружающей среды; недостатками являются небольшой эффект памяти, больше проблем с управлением и легкое расплавление сепаратора батареи.

4. Проточная ячейка
Аккумулятор жидкостного потока — это новый тип аккумулятора. Аккумулятор жидкостного потока — это высокопроизводительный аккумулятор, который использует положительный и отрицательный электролит для разделения и циркуляции по отдельности. Он обладает характеристиками высокой емкости, широкой области применения (среды) и длительного срока службы. Это новый энергетический продукт в настоящее время.

Жидкостная проточная батарея обычно используется в системе аккумулирования энергии электростанции, которая состоит из стекового блока, блока хранения и подачи электролитного раствора, блока управления и контроля и т. д. Ядро состоит из стека (стек состоит из десятков ячеек для окислительно-восстановительной реакции) и одной ячейки для последовательной зарядки и разрядки в соответствии с определенными требованиями, а его структура аналогична структуре стека топливных элементов.

Батарея ванадиевого потока — это новый тип накопителя энергии и оборудования для хранения энергии. Она может использоваться не только в качестве вспомогательного накопителя энергии для процессов генерации солнечной и ветровой энергии, но и для сглаживания пиков в электросети, чтобы повысить ее стабильность и обеспечить ее безопасность. Ее основными преимуществами являются: гибкая компоновка, длительный срок службы, быстрое время отклика и отсутствие вредных выбросов; Недостатком является то, что плотность энергии сильно варьируется.

5. Натрий-серная батарея
Натрий-серная батарея состоит из положительного полюса, отрицательного полюса, электролита, диафрагмы и оболочки. В отличие от обычных вторичных батарей (свинцово-кислотных батарей, никель-кадмиевых батарей и т. д.), натрий-серная батарея состоит из расплавленного электрода и твердого электролита. Активным веществом отрицательного полюса является расплавленный металлический натрий, а активным веществом положительного полюса является жидкая сера и расплавленный полисульфид натрия. Вторичная батарея с металлическим натрием в качестве отрицательного электрода, серой в качестве положительного электрода и керамической трубкой в ​​качестве сепаратора электролита. При определенной рабочей температуре ионы натрия могут обратимо реагировать с серой через электролитную мембрану, образуя высвобождение и хранение энергии.

Как новый тип химического источника питания, этот тип батареи был значительно развит с момента своего появления. Натрий-серная батарея имеет небольшой размер, большую емкость, длительный срок службы и высокую эффективность. Она широко используется в хранении электроэнергии, например, для сглаживания пиков и заполнения долин, аварийного электроснабжения и ветроэнергетики.

Его основные преимущества заключаются в следующем: 1) Он имеет более высокую удельную энергию (т. е. эффективную электрическую энергию на единицу массы или единицу объема батареи). Его теоретическая удельная энергия составляет 760 Вт·ч/кг, что фактически превысило 150 Вт·ч/кг, в 3-4 раза больше, чем у свинцово-кислотной батареи. 2) В то же время он может разряжаться большим током и большой мощностью. Его плотность тока разряда может обычно достигать 200-300 мА/см2, и он может высвобождать в 3 раза больше своей присущей энергии за одно мгновение; 3) Высокая эффективность зарядки и разрядки.

У натрий-серной батареи также есть недостатки. Ее рабочая температура составляет 300-350 ℃, поэтому во время работы батарею необходимо подогревать и поддерживать в тепле. Однако эта проблема может быть эффективно решена с помощью высокоэффективной технологии вакуумной теплоизоляции.

6. Свинцово-угольный аккумулятор
Свинцово-углеродная батарея — это разновидность емкостной свинцово-кислотной батареи, которая является технологией, развившейся из традиционной свинцово-кислотной батареи. Она может значительно улучшить срок службы свинцово-кислотной батареи путем добавления активированного угля к отрицательному полюсу батареи.

Свинцово-углеродный аккумулятор — это новый тип супераккумулятора, который объединяет свинцово-кислотный аккумулятор и суперконденсатор: он не только использует преимущества мгновенной зарядки большой емкости суперконденсатора, но и удельное энергетическое преимущество свинцово-кислотного аккумулятора, а также имеет очень хорошие показатели зарядки и разрядки — его можно полностью зарядить за 90 минут (если свинцово-кислотный аккумулятор заряжать и разряжать таким образом, его срок службы составляет менее 30 раз). Кроме того, благодаря добавлению углерода (графена) предотвращается явление сульфатации отрицательного электрода, что снижает фактор выхода аккумулятора из строя в прошлом и продлевает срок его службы.

Свинцово-углеродная батарея представляет собой смесь асимметричного суперконденсатора и свинцово-кислотной батареи в форме внутреннего параллельного соединения. Как новый тип супербатареи, свинцово-углеродная батарея представляет собой комбинацию технологий свинцово-кислотной батареи и суперконденсатора. Это двухфункциональная батарея для хранения энергии с емкостными характеристиками и характеристиками батареи. Поэтому она не только в полной мере использует преимущества мгновенной зарядки суперконденсатора с большой емкостью, но и в полной мере использует энергетические преимущества свинцово-кислотных батарей, которые можно полностью зарядить за час. Она имеет хорошие характеристики зарядки и разрядки. Благодаря использованию свинцово-углеродной технологии производительность свинцово-углеродной батареи намного превосходит производительность традиционной свинцово-кислотной батареи, которая может использоваться в новых энергетических транспортных средствах, таких как гибридные электромобили, электровелосипеды и других областях; ее также можно использовать в области нового хранения энергии, такой как ветроэнергетика и хранение энергии.