電池參數


本文內容翔實,共涵蓋:電池分類及特性、主要性能參數、儲能應用分析、其他概念等內容,其中參數詳解共涉及8大類,並對應闡述【小固解讀】內容,相信一定對方便理解有幫助。

一、電池的分類及特性

從圖表中,可看出電池的種類有很多,而現階段應用比較廣泛是鉛蓄電池和鋰電池;所以本次文章將着重給大家介紹這兩種電池。

鉛酸電池和鉛炭電池

鉛酸電池是用鉛和二氧化鉛作為電池負極和正極活性物質,以稀硫酸為電解質的化學儲能裝置。

鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池,是從傳統的鉛酸電池演進出來的技術,它是在鉛酸電池的負極中加入了活性炭,能夠顯著提高鉛酸電池的壽命。

【小固解讀】:目前鉛酸電池由於其初期成本低,在充放電頻次要求較低的項目得到廣泛應用,例如通訊基站的備份電源等。同時由於鉛蓄電池能力密度較低,續航時間短,自放電率高,循環壽命低等劣勢,導致鉛蓄電池在能源領域儲能應用及電動汽車領域中占比逐漸降低

 

 

二、鋰電池,

鋰電池由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池,能量高、使用壽命長、重量輕等多種優點,廣泛應用於水力、火力、風力和太陽能電站等儲能電源系統。

 

主要有:

  • 磷酸鐵鋰(LFP)電池
  • 三元鋰電池(NCM/NCA)電池
  • 鈷酸鋰(LCO)電池
  • 其他鋰電池,例如錳酸鋰,鈦酸鋰電池等。

 

 

磷酸鐵鉀 鈷酸鋰 三元

【小固解讀】此外,除了電芯材料不同會導致性能差異以外,電芯工藝類型也會有體現出明顯不同

注:上圖來自沃太能源

 

二、電池主要性能參數

48V儲能鋰電池參數(派能US2000)

 

① Ah(安時數):反映電池容量大小的指標,如48V 100Ah表示電池的容量為4.8度電。

小固解讀:標稱電壓和標稱安時數,是電池最基本也是最核心的概念。

電量Wh=功率W*小時h=電壓V*安時數Ah

② C (電池放電C倍率):反映電池充放電能力倍率;充放電倍率=充放電電流/額定容量。

小固解讀:表示放電快慢的一種量度。一般可以通過不同的放電電流來檢測電池的容量。

例如電池容量為100A·h的電池用15A放電時,其放電倍率即為0.15C。

 

③ DOD (Depth of Discharge)放電深度:指在電池使用過程中,電池放出的容量與電池額定容量的百分比。

小固解讀:同一電池,設置的DOD深度和電池循環壽命成反比。當提升某一方面的性能,就會犧牲其他方面的性能。如:DOD 80% 的情況下,鋰電池循環壽命可達 6,000 ~ 12,000 次。

DOD與電池循環次數的關系

④ SOC(State of charge) 荷電狀態,表示電池剩余電量占電池額定容量的百分比。

⑤ SOH(State of Health)電池健康狀態(包括容量、功率、內阻等),是電池從滿充狀態下以一定的倍率放電到截止電壓所放出的容量與其所對應的標稱容量的比值。

小固解讀:簡單來說,就是電池使用一段時間后性能參數與標稱參數的比值,新出廠電池為100%,完全報廢為0%,而根據IEEE標准,電池使用一段時間后,電池充滿電時的容量低於額定容量的80%,電池就應該被更換。

 

⑥ 三段式

三段式一般指一種分三個階段進行充電的裝置,三段式充電是一個自動充電的過程,恆流、恆壓和浮充是三段式充電的三個必須階段。

鉛酸電池的充放電策略為三段式:

⑦ BMS(Battery Management System)電池管理系統

針對電池的狀態監測、電池的均衡管理、電池的安全、數據的通信。

 

⑧BMU(Battery Management Unit)電池模組能量管理系統

電池模組能量管理系統多台電池管理系統。

BYD B-BOX

⑧ EMS( Energy Management System)能量管理系統

EMS主要用於微電網內部能量控制,維持微電網功率平衡以正常運行;滿足中小型商用級儲能系統的現場能量調度需求;滿足大型儲能系統會涉及到電網側的調度。

小固解讀:從級別上來看,BMS是作用於底層電池側管理,而EMS是作用於微網系統的整體調度。

 

三、電池+戶用光伏儲能的應用

分為新裝光伏系統和儲能改造系統(AC耦合)兩大類。

新裝系統改造系統

下期文章將會針對這兩類項目中,電池容量如何選配等問題進行詳細介紹,敬請關注。

 

四、電池的其他概念

(1)動力電池與后備電池

動力電池適合長時間放電,應用於電動車電池、光伏儲能電池等,但因極板少,化學接觸面少,只能在0.1~2C速率下的放電;

后備電池用於停電后的后備供電使用,由於使用情況少,后備電池壽命可達8~10年,UPS就是典型。

(2)鋰電池梯次利用

隨着汽車電動化的崛起,鋰電池使用量大大增加,電動車上退役下來的電池有着70~80%的電量,退役之后的磷酸鐵鋰動力電池可以作為儲能電池使用3~5年。

直接報廢並拆解回收的話,1噸磷酸鐵鋰的回收經濟收益在1萬元左右;

如果用作梯次利用,比如用於儲能電站、通訊基站等,則收益可達3萬~4萬元。

極具商業化前景!

 

總結

隨着電池成本的降低、電池能量密度、安全性和壽命的提升,儲能將迎來更大規模的應用。

從全球市場來看,中國、美國、印度、日本、德國、法國、澳大利亞、韓國和英國將成為主要的儲能市場。此外,在東南亞、非洲的發展中國家我們也看到電池儲能的快速增長……

本文對電池相關參數進行了相關介紹,下一期,小固將推出《儲能電池及其配置》(暫名),敬請關注。

 

讀完本文,以下這些專業詞匯,還記得多少?

參考:史上最全儲能電池參數詳解 - 知乎 (zhihu.com)


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