目前在戶用光儲充領(lǐng)域中,主流的電池為鋰離子電池和鉛酸電池。在儲能發(fā)展前期,因鋰離子電池技術(shù)及成本的原因,很難取得大規(guī)模應(yīng)用。
目前,隨著鋰離子電池技術(shù)成熟度提高、大規(guī)模制造成本下降及政策導(dǎo)向等多種因素刺激,目前鋰離子電池在戶用領(lǐng)域已經(jīng)大大超過了鉛酸電池的應(yīng)用。當(dāng)然,產(chǎn)品屬性也需要匹配市場的性格。在一些性價比突出的市場,對鉛酸電池的需求也是旺盛的。
一、鋰電池與鉛酸電池對比
鋰離子電池與鉛酸電池相比,具有以下一些特點:
1、鋰電池能量密度更大,鉛酸電池30WH/KG,鋰電池110WH/KG。
2、鋰電池循環(huán)的壽命更長,鉛酸電池平均300-500次,鋰電池多達千次以上。
3、標(biāo)稱電壓不同:單體鉛酸電池2.0V,單體鋰電池3.6V左右,鋰離子電池更易串并聯(lián),得到不同電池組用于不同項目。
4、同等容量下,體積及重量都是鋰電池更小。鋰電池體積小30%,重量只有鉛酸的三分之一到五分之一。
5、鋰離子目前的應(yīng)用更安全,有BMS統(tǒng)一管理所有模組。
6、鋰離子價格較貴,是鉛酸的5-6倍。
二、鋰離子電池重要參數(shù)
目前,常規(guī)的戶用儲能電池有高壓電池以及低壓電池兩種,電池系統(tǒng)的參數(shù)與電池選型息息相關(guān),需要從安裝、電氣、安全、使用環(huán)境等考慮。下面以固德威低壓電池為例,介紹一下電池挑選中需要注意的參數(shù):
01
安裝參數(shù)
1)重量/長寬高(weight/ dimensions)
需要根據(jù)不同的安裝方式,考慮地面或者墻面的承重,安裝條件是否滿足。需要考慮可用安裝空間,電池系統(tǒng)長寬高是否會在此空間受限。
2)安裝方式(installation)
在客戶現(xiàn)場如何安裝,安裝難度,如落地式/壁掛式安裝。
3)防護等級(protection degree)
防水防塵最高等級。較高的防護等級意味著電池可以支持室外的使用。
02
電氣參數(shù)
1)可用能量(usable energy)
系統(tǒng)最大的可持續(xù)輸出能量,與系統(tǒng)額定能量、系統(tǒng)放電深度有關(guān)。
2)工作電壓區(qū)間(operating voltage)
此電壓區(qū)間需要與逆變器端電池輸入電池區(qū)間相匹配,高壓或低于逆變器端電池電壓區(qū)間都會造成電池系統(tǒng)無法與逆變器配套使用。
3)最大持續(xù)充放電電流(maximum charge/discharge current)
電池系統(tǒng)支持最大的充放電電流,決定了電池多久可以充滿,此電流會受限于逆變器端口最大電流輸出能力。
4) 額定功率(rated power)
電池系統(tǒng)額定的功率,選擇的功率最好能支持逆變器滿載充放電功率。
03
安全參數(shù)
1)電芯種類(cell type)
主流電芯是磷酸鐵鋰(LFP)和鎳鈷錳三元(NCM)。與NCM三元材料相比,LFP材料更加穩(wěn)定。固德威電池目前采用的就是磷酸鐵鋰電芯。
2)質(zhì)保(warranty)
電池質(zhì)保條款內(nèi)容、質(zhì)保年限及范圍。
04
環(huán)境參數(shù)
1)工作溫度(operating temperature)
電池支持工作的環(huán)境溫度區(qū)間范圍。固德威Lynx S電池支持的充電溫度區(qū)間為0-50℃,放電溫度區(qū)間為-20-50℃。
2)濕度/高度(humidity/altitude)
電池系統(tǒng)可承受的最大濕度范圍及海拔高度區(qū)間。對于一些潮濕或者高海拔地區(qū)需要關(guān)注此類參數(shù)。
三、如何選擇電池容量
電池容量是一個復(fù)雜的過程,除了需要考慮負(fù)載的情況外,還需要考慮很多其他因素如:電池充放電能力、儲能機的最大功率、負(fù)載的用電時段、電池的實際最大放電量、具體的應(yīng)用場景等,才能更合理地選擇電池容量。
基本的順序為:
注意:在戶用光伏儲能系統(tǒng)中,還需要考慮到光伏側(cè)的效率、儲能機的效率、電池的充放電效率來確定最合適的組件及逆變器功率范圍。
應(yīng)用場景包括很多,例如:自發(fā)自用(電費較高或沒有補貼)、峰谷電價、備用電源(電網(wǎng)不穩(wěn)定或有重要負(fù)載)、純離網(wǎng)應(yīng)用等。對應(yīng)的每個場景需要考慮的情況各不相同。下面我們以“自發(fā)自用”和“備用電源”為例進行分析。
場景一
自發(fā)自用
某地區(qū)由于電價較高或者光伏并網(wǎng)補貼較低或者無補貼的情況(度電成本低于度電電費支出)。安裝光伏儲能系統(tǒng)主要是為了減少從電網(wǎng)的用電,降低電費支出。
應(yīng)用場景特點:
a. 不考慮離網(wǎng)運行(電網(wǎng)穩(wěn)定)
b. 光伏只是為了降低電網(wǎng)用電量(電費較高)
c. 一般白天光照比較充足
我們綜合考慮投入成本和用電情況,可以選擇根據(jù)家庭平均日用電量(kWh)來選擇電池的容量(默認(rèn)光伏系統(tǒng)能量充足)。設(shè)計邏輯如下 :
這種設(shè)計理論上實現(xiàn)了光伏發(fā)電≥負(fù)載用電。但是在實際應(yīng)用過程中,考慮到負(fù)載用電有一定的不規(guī)律性和光伏發(fā)電的拋物線特性以及天氣狀況,是很難達到兩者完美對稱的。只能說光伏+儲能的供電能力≥負(fù)載的用電量。
場景二
備用電源
此類應(yīng)用主要用在電網(wǎng)不穩(wěn)定的地區(qū)或有重要負(fù)載的情境中。
應(yīng)用場景特點:
a. 電網(wǎng)不穩(wěn)定
b. 有重要設(shè)備無法斷電
c. 了解離網(wǎng)時設(shè)備的用電功率和離網(wǎng)時間
在東南亞某療養(yǎng)院,有重要的供氧機需要24小時工作,供氧機的功率為2.2kW,現(xiàn)收到電網(wǎng)公司通知,明日起因電網(wǎng)改造,每天需要停電4小時。
這個場景中,供氧機是重要負(fù)載,離網(wǎng)時的用電總功率和離網(wǎng)預(yù)計時間是最關(guān)鍵的參數(shù)。以停電預(yù)計的最長時間4小時來計算,其設(shè)計思路可參考:
綜合以上兩種情況,設(shè)計的思路比較接近,需要考慮的是具體應(yīng)用場景的不同訴求,需要針對具體的應(yīng)用場景、電池充放電能力、儲能機的最大功率、負(fù)載的用電時段、電池的實際最大放電量進行具體分析后,挑選最適合自己的儲能電池系統(tǒng)。
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原文標(biāo)題:儲能 | 電池參數(shù)詳解與選型
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