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光伏储能系统之锂电池
2017-04-25

储能电池及器件是太阳能光伏发电系统不可缺少的存储电能的部件,其主要功能是存储光伏发电系统的电能,并在日照量不足,夜间以及应急状态下为负载供电。常用的储能电池有铅酸蓄电池,碱性蓄电池,锂电池,超级电容,它们分别应用于不同场合或者产品中,目前发展最快的是锂电池。


一、锂电池工作原理,基本结构


锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池,是现代高性能电池的代表。


相比其他电化学电流,锂离子电池有着很多自身的优点,即重量轻、储能容量大、功率大、无污染、寿命长、自放电系数小、温度适应范围广等。锂离子电池可应用于电能质量,可靠性控制,备用电源,削峰填谷,能量管理,可再生储能等方面。


二、电池的种类


通常我们说得的锂电池指锂离子电池,按照用途一般分为储能锂电池和动力锂电池。储能锂电池用于光伏或者UPS,内阻比较大,充放电速度较慢,一般为0.5-1C。动力电池一般用在电动汽车上,内阻小,充放电速度快,一般能达到3-5C,价格比储能电池贵1.5倍左右。按照材料分主要有磷酸铁锂电池和三元锂电池(镍钴锰酸锂LiNiCoMn)。两种电池对比:

 

对比项目

磷酸铁锂电池

三元锂电池

1

功率密度(mAh/g

130

160-190

2

放电平台V

3.2-3.3

3.6-3.7

3

循环性能80%

>2000

>2000

4

高低温性能

-20~+75

-30~+65

5

材料

锂矿、氧化铁磷酸盐储量丰富

钴元素缺乏

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、蓄电池组管理


锂电池管理系统(Battery Management System),BMS是由微电脑技术,检测技术等构成的装置,其功能不止是对电池进行充放电保护,还有精确测量电池的剩余电量,单体电池均衡充电等重要功能。


(1)保障电池的安全:在电池充放电过程中,实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压,防止电池发生过充电或过放电现象。
(2)准确估测电池组的电池剩余电量,随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态。蓄电池的电量和电压有一定的关系,但不是线性关系,不能依靠电压来换算剩余电量,需要通过BMS来计算。
(3)单体电池间的均衡:即为单体电池均衡充电,使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。


四、锂电池的选型与设计


锂电池系统包括电芯和BMS电池管理系统,由厂家统一提供。设计时要注意以下几个要点:


(1)储能锂电池包需要和逆变器或者双向储能变流器PCS通信,要选择具有锂电池功能并有相应的通信接口功能的设备。
(2)储能锂电池和铅酸蓄电池相比,充放电电流比较小。
(3)如果系统需要多个电池组,一个电池组需要配一个BMS系统。


经过多年精耕细作,深圳古瑞瓦特公司储能产品线多样化,SPF系列家用离网控制逆变一体机,SP系列户用并网储能控制器,HPS系列商用光伏离并网储能机, PCS系列双向储能变流器,涵盖了家用,商用,微网等多种应用。这些产品兼容各种铅酸蓄电池和锂电池,配有锂电池BMS管理系统485接口。

铅酸电池与磷酸铁锂电池对比表:


 

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