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光伏储能电池.pdf

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光伏储能电池 光伏储能电池 摘要：随着全球电力需求逐年增长，用电高峰和 低谷的负荷差距越来越大，磷酸铁锂电池储能电 站（系统）作为一项新兴技术，将给电网储能领 域带来革命性的技术更新，具有巨大的社会效应 和经济效应。 关键字：储能、磷酸铁锂电池、发展前景 1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用 已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的 调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在 新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研 究。上世纪90年代末德国在Herne1MW的光 伏电站和Bocholt2MW的风电场分别配置了容 量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不 中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始， 日本在Hokkaido30.6MW风电场安装了 6MW/6MWh的全钒液流电池（VRB）储能系 统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF 电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统 配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用 在本方案中，储能电站（系统）主要配合光 伏并网发电应用，因此，整个系统是包括光伏组 件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统 （BMS）、逆变器以及相应的储能电站联合控制 调度系统等在内的发电系统。系统架构图如下： 1、光伏组件阵列利用太阳能电池板的光伏效应 将光能转换为电能，然后对锂电池组充电，通过 逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电； 2、智能控制器根据日照强度及负载的变化， 不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一 方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。 另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电 量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能 送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定 性； 4、并网逆变系统由几台逆变器组成，把蓄 电池中的直流电变成标准的380V市电接入用户 侧低压电网或经升压变压器送入高压电网。 5、锂电池组在系统中同时起到能量调节和 平衡负载两大作用。它将光伏发电系统输出的电 能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使 用。 3.储能电池组 (1)电池选型原则 作为配合光伏发电接入，实现削峰填谷、负 荷补偿，提高电能质量应用的储能电站，储能电 池是非常重要的一个部件，必须满足以下要求： 容易实现多方式组合，满足较高的工作电压 和较大工作电流； 电池容量和性能的可检测和可诊断，使控制 系统可在预知电池容量和性能的情况下实现对 电站负荷的调度控制； 高安全性、可靠性：在正常使用情况下，电 池正常使用寿命不低于15年；在极限情况下， 即使发生故障也在受控范围，不应该发生爆炸、 燃烧等危及电站安全运行的故障； 具有良好的快速响应和大倍率充放电能力， 一般要求5-10倍的充放电能力； 较高的充放电转换效率； 易于安装和维护； 具有较好的环境适应性，较宽的工作温度范 围； 符合环境保护的要求，在电池生产、使用、回收 过程中不产生对环境的破坏和污染； (2)主要电池类型比较 阀控式铅酸蓄电池 阀控式铅酸蓄电池已有100多年的使用历 史，非常成熟。以其材料普遍、价格低廉、性能 稳定、安全可靠而得到非常广泛的应用，在已有 的储能电站中，铅酸电池依旧被采用。但铅酸电 池也有致命的缺点，主要就是循环寿命很低，在 100%放电深度（DOD）下，一般为300~600 次。其次比能量也较小，需要占用更多的空间， 充放电倍率也较低，再者，在电池制造、使用和 回收过程中，铅金属对环境的污染不可忽视。 全钒液流电池 全钒液流电池是一种新型的储能电池，其功 率取决于电池单体的面积、电堆的层数和电堆的 串并联数,而储能容量取决于电解液容积，两者 可独立设计，比较灵活，适于大容量储能，几乎 无自放电，循环寿命长。全钒液流电池目前成本 非常昂贵，尤其是高功率应用。只有推进产业化， 才能大幅度降低成本，另外还要提高全钒液流电 池的转换效率和稳定性。 钠硫电池 钠硫电池作为新型化学电源家族中的一个 新成员出现后，已在世界上许多国家受到极大的 重视和发展。钠硫电池比能量高，效率高，几乎 无自放电，可高功率放电，也可深度放电，是适 合功率型应用和能量型应用的电池。但是钠硫储 能电池不能过充与过放，需要严格控制电池的充 放电状态。钠硫电池中的陶瓷隔膜比较脆，在电 池受外力冲击或者机械应力时容易损坏，从而影 响电池的寿命，容易发生安全事故。还存在环境 影响与废电池处置问题。目前世界范围内仅有日 本NGK产品已经成功，国内已有上海硅酸盐研 究所研制成功的报道。由于日方原因，中国引进 NGK钠硫电池系统一直没有成功。目前应用难 度较大。 磷酸铁锂电池 对于锂电池，目前可应用于电力用途的只有 磷酸铁