- 1、本文档共13页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
电化学储能系统工作原理和功能
在新型储能技术路径中,电化学储能是最耀眼的明星,也是最被看好的储能方式之一。
特斯拉的Megapack大型电池储能系统(BESS)
电化学储能本质上就是把电能储存成化学能,再用化学电池的机制放出来,放到电网中变回电能。电化学储能包括锂离子、钠离子、液流等等形式,其中锂离子最为成熟,钠离子和液流还有待技术研发。
相对于抽水蓄能来说,电化学储能最大的优势就在于灵活。它可以在小型工商业或者家庭周边建立小型储能站,也可以建到大规模的厂站级别,比如在沿海的风电站或沙漠中的光伏电站附近。
电化学储能中最具商业化潜力的,就是锂离子电池。锂电池已经发展多年,随着电动车的普及,无论是技术成熟度还是成本,都达到每年几百吉瓦时级别的量产,使储能电池的成本从原来的3元左右一瓦时,降至现在的1.5元左右一瓦时。
那么,锂离子储能电池与电动车的动力电池有何区别?
在原材料和生产线方面,两者原材料近似度很高,大部分情况下能够共用生产线,但在其中的添加剂和工艺上会有稍许不同。从量产角度来说,这是锂离子储能电池的优势,也是中国发展电化学储能,同时与电动车爆发双轮共振的核心优势。
不过从研发角度来说,两者在循环寿命和能量密度方面要求不太一样。储能电池要求高循环寿命和安全性,而对能量密度没有太高要求,但动力电池对能量密度要求高。这个差异使得储能电池几乎全部是磷酸铁锂,而不用三元材料。
基于这种需求上的差异,在BMS(电池管理系统)上会有不同侧重。虽然储能电池的BMS与动力电池类似,但动力电池安装在高速运动的电动汽车上,对电池的功率响应速度和功率特性、SOC估算精度、状态参数计算数量,有更高的要求,这些调节都需要通过BMS实现。
而储能电池由于充放电更为频繁,需要侧重循环寿命。磷酸铁锂储能电池的循环次数一般是6000次起,甚至到8000次。而动力电池的寿命一般是2000-3000次。从电池结构来看,由于正负极压实密度、水分、涂布膜密度等因素,会影响电池循环寿命,这些工艺会有稍许不同。
从产业链角度来看,两者的上游几乎相同,差异主要在产业链下游。动力电池是供应主机厂,由于主机厂集中度较高,所以是大B销售的逻辑,比如电池厂签约了小鹏、理想或特斯拉,基本上可以保证未来几年的供货锁定期。
但储能电池主要卖给集成商,中间就有了分销,并且储能电池需要结合项目开发周期,会有更多的不确定性,所以基本上是根据订单来生产。
综合来看,锂电池自身的响应速度是毫秒级,能源转化率能达到85-95%,所以对功率型和电网侧储能都是适用的。再基于它的灵活性,其在电力系统的发电侧、电网侧、用电侧都可以根据需求灵活部署:
发电侧:可提高发电的稳定性,包括电力“削峰填谷”、减少弃风弃光;
电网侧:可降低输电的成本,以及调频、备用容量等,提高电网运行的稳定性和可靠性;
用电侧:可通过峰谷电价差套利,减少企业和用户用电成本,以及容量费用管理、自发供电等。
对于电化学储能的另两种方式,钠离子电池与液流电池,也是如今重要的潜在方向。
钠离子电池正处于加紧研发阶段,它的工作原理与锂离子电池相似,改变的是依靠钠离子在正极和负极之间移动来运作,替代了锂离子。
它的优势在于钠元素在自然界中大量存在。像食用盐的氯化钠就是,钠基本随处可得,是地球上的第五大元素,而锂开采资源有限。并且钠离子电池的低温性能更好,充放电性能也维持得比较稳定,比锂离子电池具有优势。
但钠离子电池的缺点在于能量密度低,比锂离子电池低3倍左右,所以一个单体电池在同样容量的情况下,钠离子电池的体积要大最少3倍。
在目前的技术水平下,钠离子电池可能成本更高。因为锂离子能量密度高,结构件就少,比如装Pack、装插箱等等,一个集装箱下来,锂离子电池例如装了3-4MWh,但是钠离子电池可能只能装1MWh左右。钠离子电池就需要更多的集装箱、配更多的电器连接件,以及PCS等等,综合算下来整个系统集成成本更高。
钠离子电池的另一个缺点,在于它的循环性能不够好。锂离子储能电池可以做到7000-8000次,但是钠离子现在还很难超过3000次,如果单体电池不超过3000次,那模块组合后可能更低,这也是钠离子的核心研发挑战。
不过宁德时代正在这方面率先尝试,不仅在推进钠离子储能电池,也在电动车动力电池中,尝试研发一种Pack组合方式,一层锂离子电池叠一层钠离子电池,这样能够中和锂离子电池低温时表现不佳的问题。
对于钒液流电池,则是更远期的研发目标。钒液流电池的技术路径完全不同于锂离子、钠离子电池,而是与氢燃料电池原理类似,它是一种活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池,它的工作原理是通过钒化合价的变化,来实现电能与化学能之间的转化。
钒液流电池存在体积大,不易搬运的缺点,但优点也十分突出,主要是使用寿命长(循环次数20000次以上,
您可能关注的文档
- 2023年中国生物医药产业发展数据分析.docx
- 2024母婴行业洞察报告.docx
- 2024年无锡市生物医药产业发展梳理.docx
- STEMI诊断与鉴别诊断要点.docx
- 半导体后端工艺半导体封装的作用、工艺和演变.docx
- 村镇银行农户个体工商户贷款营销策略研究.docx
- 癫痫及惊厥性癫痫持续状态医疗质量控制指标.docx
- 电动共享单车市场分析中国企业电动自行车出海新机遇.docx
- 电力行业发展现状及银行授信指引.docx
- 分布式光伏电站经济性指标优化分析.docx
- 上海市位育中学2023-2024学年高二下学期期末考试数学试卷(含答案).doc
- 浙江省衢州市2023-2024学年高一下学期6月期末英语试题(含答案).doc
- 河北省石家庄市NT20名校联合体高二下学期考前大演练物理试题(含答案).doc
- 浙江省湖州市普通高中2023-2024学年下学期6月学业水平适应性考试高二语文试题(含答案).doc
- 山东省济宁市微山县启明高级中学2023-2024学年高二下学期第二次月考英语试题(无答案).doc
- 四川省泸州市龙马潭区五校联考2023-2024学年七年级下学期6月月考生物试题(含答案).doc
- 河南省商丘市各县区2023-2024学年高二下学期期末考试英语试题(含答案).doc
- 宁夏回族自治区银川市兴庆区第十中学2023-2024学年七年级下学期期中数学试题(含答案).doc
- 湖南省岳阳市临湘市2022-2023学年八年级下学期期末考试英语试题(含答案).doc
- 山东省烟台市牟平区第一中学2023-2024学年高二下学期6月月考语文试题(含答案).doc
文档评论(0)