德國(guó)DETA銀杉蓄電池組-光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備

　　在光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)中，蓄電池的作用是把電能儲(chǔ)存起來(lái)，由于單個(gè)電池容量有限，通常系統(tǒng)把多個(gè)蓄電池通過(guò)串并的方式組合起來(lái)，以便達(dá)到設(shè)計(jì)的電壓等級(jí)和容量要求，所以又稱(chēng)蓄電池組。在光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)中，蓄電池組和光伏組件的初始成本相當(dāng)，但蓄電組的壽命更低，蓄電池的技術(shù)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常重要，選型設(shè)計(jì)時(shí)要注意蓄電池的關(guān)鍵參數(shù)，如電池容量、額定電壓、充放電電流、放電深度，循環(huán)次數(shù)等等。

　　電池容量

　　電池的容量由電池內(nèi)活性物質(zhì)的數(shù)量決定，通常用安時(shí)Ah或者毫安時(shí)mAh來(lái)表示。例如標(biāo)稱(chēng)容量250Ah(10hr，1.80V/單體，25℃)，指在25℃時(shí)，10小時(shí)以25A的電流放電，使單個(gè)電池電壓降到1.80V所放出容量。

　　電池的能量是指在一定放電制度下，蓄電池所能給出的電能，通常用瓦時(shí)(Wh)表示。電池的能量分為理論能量和實(shí)際能量：如一個(gè)12V250Ah的蓄電池，理論能量就是12*250=3000Wh，也就是3度電，表示蓄電池可以保存的電量，如果放電深度是70%，實(shí)際能量就是3000*70%=2100 Wh，也就是2.1度電，這是可以利用的電量。

　　額定電壓

　　電池正負(fù)極之間的電勢(shì)差稱(chēng)為電池的額定電壓。常見(jiàn)的鉛酸蓄電池額定電壓是2V、6V、12V三種，單體的鉛酸蓄電池是2V，12V的蓄電池是由6個(gè)單體的電池串聯(lián)而成的。

　　蓄電池的實(shí)際電壓并不是一個(gè)恒定的值，空載時(shí)電壓高，有負(fù)載時(shí)電壓會(huì)降低，當(dāng)突然有大電流放電時(shí)，電壓也會(huì)突然下降，蓄電池電壓和剩余電量之間存在近似線性關(guān)系，只有在空載的情況下，才存在這種簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)。當(dāng)施加負(fù)載時(shí)，電池電壓就會(huì)因?yàn)殡姵貎?nèi)部阻抗所引起的壓降而產(chǎn)生失真。

　　最大充放電電流

　　蓄電池是雙向的，有兩個(gè)狀態(tài)，充電和放電，這個(gè)電流都是有限制的，不同的蓄電池，最大充放電電流不一樣，電池充電電流一般以電池容量C的倍數(shù)來(lái)表示，舉例來(lái)講，如果電池容量C=100Ah，充電電流為0.15C則為0.15×100=15A。

　　放電深度與循環(huán)壽命

　　在電池使用過(guò)程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比稱(chēng)為放電深度。放電深度的高低電池壽命有很深的關(guān)系，放電深度越深，其充電壽命就越短。

　　蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱(chēng)為一次循環(huán)(一個(gè)周期)。在一定放電條件下，電池工作至某一容量規(guī)定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數(shù)，稱(chēng)為循環(huán)壽命。

　　蓄電池放電深度在10%～30%上下為淺循環(huán)放電;放電深度在40%～70%上下為中等循環(huán)放電;放電深度在80%～90%上下的為深循環(huán)放電。蓄電池長(zhǎng)期運(yùn)行的每日放電深度越深，蓄電池壽命越短，放電深度越淺，蓄電池壽命越長(zhǎng)。

　　目前光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)通常的蓄電池都是電化學(xué)儲(chǔ)能，它是利用化學(xué)元素做儲(chǔ)能介質(zhì)，充放電過(guò)程伴隨儲(chǔ)能介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)或者變化。主要包括鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池等，目前應(yīng)用以鋰電池和鉛蓄電池為主。

　　01鉛酸電池

　　鉛酸電池(VRLA)，是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛;充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。應(yīng)用在光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)中，比較多的有三種，富液型鉛酸蓄電池(FLA，flooded lead-acid)，閥控式密封鉛酸蓄電池VRLA(Valve-Regulated Lead Acid Battery)，包括AGM密封鉛蓄電池和GEL膠體密封鉛蓄電池兩種，鉛炭電池，是一種電容型鉛酸電池，是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進(jìn)出來(lái)的技術(shù)，它是在鉛酸電池的負(fù)極中加入了活性碳，成本提高不多，但能夠顯著提高鉛酸電池的充放電電流和循環(huán)壽命。具有功率密度較大，循環(huán)壽命長(zhǎng)和價(jià)格較低等特點(diǎn)。

　　02鋰離子電池

　　鋰離子電池由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液四個(gè)部分組成，根據(jù)使用材料不同分為鈦酸鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元鋰等五種，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池躋身主流市場(chǎng)。

　　三元鋰和磷酸鐵鋰兩種電池并沒(méi)有絕對(duì)好壞，而是各有千秋，其中三元鋰電池優(yōu)勢(shì)在于儲(chǔ)能密度和抗低溫兩個(gè)方面，比較適合做動(dòng)力電池;磷酸鐵鋰三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，其一是安全性高，其二是循環(huán)壽命更長(zhǎng)，其三則是制造成本更低，因?yàn)榱姿徼F鋰電池沒(méi)有貴重金屬，因而生產(chǎn)成本較低，比較適合做儲(chǔ)能電池。

　　03鈉硫電池

　　鈉硫電池是由熔融電極和固體電解質(zhì)組成，負(fù)極的活性物質(zhì)為熔融金屬鈉，正極活性物質(zhì)為液態(tài)硫和多硫化鈉熔鹽。具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。在電力儲(chǔ)能中廣泛應(yīng)用于削峰填谷、應(yīng)急電源、風(fēng)力發(fā)電等儲(chǔ)能方面。

　　鈉硫電池能量密度高達(dá)760Wh/kg左右，轉(zhuǎn)換效率接近100%，電池循環(huán)次數(shù)高達(dá)2500次以上。然而不足是成本高昂，達(dá)2000美元/kWh左右;對(duì)工作環(huán)境要求苛刻，300℃方能啟動(dòng)，如果發(fā)生短路故障，溫度會(huì)高達(dá)2000℃左右，因此對(duì)技術(shù)有著極高的要求，鈉硫儲(chǔ)能電池國(guó)外應(yīng)用較多，國(guó)內(nèi)未能大規(guī)模推廣。

　　04液流電池

　　液流電池一般稱(chēng)為氧化還原液流電池，是一種新型的大型電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，正負(fù)極全使用釩鹽溶液的稱(chēng)為全釩液流電池，簡(jiǎn)稱(chēng)釩電池。全釩液流電池是一種新型蓄電儲(chǔ)能設(shè)備，不僅可以用作太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電過(guò)程配套的儲(chǔ)能裝置，還可以用于電網(wǎng)調(diào)峰，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，保障電網(wǎng)安全。

　　與其他儲(chǔ)能電池相比，液流電池具有設(shè)計(jì)靈活、充放電應(yīng)答速度快，性能好、電池使用壽命長(zhǎng)，電解質(zhì)溶液容易再生循環(huán)使用、選址自由度大、安全性高、對(duì)環(huán)境友好、能量效率高、啟動(dòng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。

　　儲(chǔ)能蓄電池技術(shù)路線眾多，產(chǎn)品性能、壽命、價(jià)格也大不相同，產(chǎn)品沒(méi)有好壞之分，在設(shè)計(jì)電站時(shí)，要根據(jù)投資者的要求去選型。小型光伏離網(wǎng)電站，投資有限，可以考慮選用鉛酸膠體蓄電池;中小型光伏離網(wǎng)電站，投資有限，但又希望壽命長(zhǎng)，可以考慮選用鉛炭蓄電池;中大型光伏儲(chǔ)能電站，有足夠的預(yù)算，對(duì)投資回報(bào)要求高，可以考慮選用磷酸鐵鋰、鈉硫電池、液流電池等。