SISTEM SOLAR ALL IN ONE DKSESS 100KW OFF GRID/HIBRID

Compararea bateriilor în sistemele de stocare a energiei
Stocarea energiei de tip baterie este stocarea energiei chimice. Poate fi împărțită în baterii cu plumb-acid, baterii cu litiu, baterii cu nichel-hidrogen, baterii cu flux lichid (baterii cu vanadiu), baterii cu sodiu-sulfur, baterii cu plumb-carbon etc., în funcție de tipul de baterie ales.

1. Baterie cu plumb-acid
Bateriile cu plumb includ baterii coloidale și lichide (așa-numitele baterii cu plumb obișnuite). Aceste două tipuri de baterii sunt utilizate în funcție de regiuni. Bateria coloidală are o rezistență puternică la frig, iar eficiența energetică în funcționare este mult mai bună decât cea a bateriilor lichide atunci când temperatura este sub 15°C, iar performanța sa de izolare termică este excelentă.

Bateria coloidală cu plumb este o îmbunătățire față de bateria obișnuită cu plumb cu electrolit lichid. Electrolitul coloidal este utilizat pentru a înlocui electrolitul cu acid sulfuric, care este mai bun decât bateria obișnuită în ceea ce privește siguranța, capacitatea de stocare, performanța de descărcare și durata de viață. Bateria coloidală cu plumb adoptă un electrolit gel, fără lichid liber în interior. Sub același volum, electrolitul are o capacitate mare, o capacitate termică mare și o capacitate puternică de disipare a căldurii, ceea ce poate evita fenomenul de fuga termică specific bateriilor generale; Coroziunea plăcii electrodului este slabă din cauza concentrației scăzute de electrolit; Concentrația este uniformă și nu există stratificare a electroliților.

O baterie plumb-acid obișnuită este un tip de baterie al cărei electrod este fabricat în principal din plumb și oxidul său, iar electrolitul este o soluție de acid sulfuric. În starea de descărcare a bateriei plumb-acid, componenta principală a electrodului pozitiv este dioxidul de plumb, iar componenta principală a electrodului negativ este plumbul; În starea de încărcare, componentele principale ale electrozilor pozitivi și negativi sunt sulfatul de plumb. Tensiunea nominală a unei baterii plumb-acid cu o singură celulă este de 2,0 V, putând fi descărcată la 1,5 V și încărcată la 2,4 V; În aplicații, șase baterii plumb-acid cu o singură celulă sunt adesea utilizate în serie pentru a forma o baterie plumb-acid nominală de 12 V, precum și 24 V, 36 V, 48 V etc.

Avantajele sale includ în principal: etanșare sigură, sistem de eliberare a aerului, întreținere simplă, durată lungă de viață, calitate stabilă, fiabilitate ridicată și fără întreținere; Dezavantajul este că poluarea cu plumb este mare, iar densitatea energiei este scăzută (adică prea grea).

2. Baterie cu litiu
„Bateria litiu” este un tip de baterie cu catod de litiu metalic sau aliaj de litiu și o soluție electrolitică neapoasă. Se împarte în două categorii: baterie litiu metalic și baterie litiu-ion.

Bateriile litiu-metal utilizează în general dioxid de mangan ca material catodic, litiu metalic sau aliajul său metalic ca material catodic și utilizează o soluție electrolitică neapoasă. Bateriile litiu-ion utilizează în general oxizi metalici din aliaj de litiu ca materiale catodice, grafit ca materiale catodice și electroliți neapoși. Bateriile litiu-ion nu conțin litiu metalic și pot fi reîncărcate. Bateria litiu pe care o folosim în stocarea energiei este o baterie litiu-ion, denumită „baterie litiu”.

Bateriile litiu utilizate în sistemul de stocare a energiei includ în principal: baterii litiu-fier fosfat, baterii ternare litiu și baterii litiu manganat. Bateria individuală are tensiune înaltă, gamă largă de temperaturi de funcționare, energie specifică și eficiență ridicate și rată de autodescărcare scăzută. Siguranța și durata de viață pot fi îmbunătățite prin utilizarea circuitelor de protecție și egalizare. Prin urmare, având în vedere avantajele și dezavantajele diferitelor baterii, bateriile litiu au devenit prima alegere pentru centralele electrice de stocare a energiei datorită lanțului lor industrial relativ matur, siguranței, fiabilității și respectului pentru mediu.

Principalele sale avantaje sunt: ​​durata lungă de viață, densitatea mare a energiei de stocare, greutatea redusă și adaptabilitatea puternică; Dezavantajele sunt siguranța redusă, explozia ușoară, costul ridicat și condițiile de utilizare limitate.

Fosfat de litiu și fier
Bateria litiu-fier fosfat se referă la bateria litiu-ion care utilizează fosfat de litiu-fier ca material catodic. Materialele catodice ale bateriilor litiu-ion includ în principal cobalatul de litiu, manganatul de litiu, oxidul de litiu-nichel, materialele ternare, fosfatul de litiu-fier etc. Cobalatul de litiu este materialul catodic utilizat de majoritatea bateriilor litiu-ion.

Fosfatul de litiu-fier ca material pentru bateriile cu litiu a apărut abia în ultimii ani. În 2005, în China a fost dezvoltată o baterie cu fosfat de litiu-fier de mare capacitate. Performanțele sale de siguranță și durata de viață a ciclului de viață sunt incomparabile cu alte materiale. Durata de viață a ciclului de viață a încărcării și descărcării de 1C ajunge la 2000 de ori. Tensiunea de supraîncărcare a unei singure baterii este de 30V, ceea ce nu se va arde și nu va exploda în caz de perforare. Bateriile litiu-ion cu capacitate mare, fabricate din materiale catodice cu fosfat de litiu-fier, sunt mai ușor de utilizat în serie pentru a satisface nevoile de încărcare și descărcare frecventă a vehiculelor electrice.

Fosfatul de litiu-fier este o materie primă netoxică, nepoluantă, sigură, cu surse largi, ieftină, cu durată lungă de viață și alte avantaje. Este un material catodic ideal pentru bateriile litiu-ion de nouă generație. Bateria litiu-fier fosfat are și dezavantajele sale. De exemplu, densitatea de tasare a materialului catodic litiu-fier fosfat este mică, iar volumul bateriei litiu-fier fosfat cu capacitate egală este mai mare decât bateriile litiu-ion, cum ar fi cobalatul de litiu, deci nu are avantaje față de microbaterii.

Datorită caracteristicilor inerente ale fosfatului de litiu-fier, performanța sa la temperatură scăzută este inferioară altor materiale catodice, cum ar fi manganatul de litiu. În general, pentru o singură celulă (rețineți că este vorba de o singură celulă și nu de un pachet de baterii), performanța măsurată la temperatură scăzută a pachetului de baterii poate fi puțin mai mare.

(Acest lucru este legat de condițiile de disipare a căldurii), rata de retenție a capacității sale este de aproximativ 60~70% la 0 ℃, 40~55% la -10 ℃ și 20~40% la -20 ℃. O astfel de performanță la temperaturi scăzute evident nu poate îndeplini cerințele de utilizare ale sursei de alimentare. În prezent, unii producători au îmbunătățit performanța la temperaturi scăzute a fosfatului de litiu-fier prin îmbunătățirea sistemului electrolit, îmbunătățirea formulei electrodului pozitiv, îmbunătățirea performanței materialului și îmbunătățirea designului structurii celulei.

Baterie ternară cu litiu
Bateria ternară litiu-polimer se referă la bateria cu litiu al cărei material catodic este litiu-nichel-cobalt-manganat (Li(NiCoMn)O2). Materialul compozit ternar catodic este fabricat din sare de nichel, sare de cobalt și sare de mangan ca materii prime. Proporția de nichel, cobalt și mangan din bateria ternară litiu-polimer poate fi ajustată în funcție de nevoile reale. Bateria cu material ternar ca catod are o siguranță ridicată în comparație cu bateria litiu-cobalt, dar tensiunea sa este prea mică.

Principalele sale avantaje sunt: ​​performanța bună a ciclului; dezavantajul este că utilizarea este limitată. Cu toate acestea, din cauza înăspririi politicilor interne privind bateriile ternare cu litiu, dezvoltarea bateriilor ternare cu litiu tinde să încetinească.

Baterie litiu-manganat
Bateria litiu-manganat este unul dintre cele mai promițătoare materiale catodice litiu-ion. Comparativ cu materialele catodice tradiționale, cum ar fi cobalatul de litiu, manganatul de litiu are avantajele unor resurse bogate, cost redus, lipsă de poluare, siguranță bună, performanțe bune de multiplicare etc. Este un material catodic ideal pentru bateriile electrice. Cu toate acestea, performanța sa slabă la cicluri și stabilitatea electrochimică îi limitează considerabil industrializarea. Manganatul de litiu include în principal spinel de litiu manganat și litiu manganat stratificat. Spinelul de litiu manganat are o structură stabilă și este ușor de realizat în producția industrială. Produsele de pe piață astăzi au toate această structură. Spinelul de litiu manganat aparține sistemului cristalin cubic, grup spațial Fd3m, iar capacitatea specifică teoretică este de 148mAh/g. Datorită structurii tunel tridimensionale, ionii de litiu pot fi deintegrați reversibil din rețeaua de spinel fără a provoca colapsul structurii, având astfel performanțe excelente de mărire și stabilitate.

3. Baterie NiMH
Bateria NiMH este un tip de baterie cu performanțe bune. Substanța activă pozitivă a bateriei nichel-hidrogen este Ni(OH)2 (numit electrod NiO), substanța activă negativă este hidrura metalică, numită și aliaj de stocare a hidrogenului (numită electrod de stocare a hidrogenului), iar electrolitul este o soluție de hidroxid de potasiu de 6 mol/L.

Bateria cu hidrură de nichel metalic este împărțită în baterii cu hidrură de nichel metalic de înaltă tensiune și baterii cu hidrură de nichel metalic de joasă tensiune.

Bateria nichel-cadmiu metalic de joasă tensiune are următoarele caracteristici: (1) Tensiunea bateriei este de 1,2~1,3 V, echivalentă cu bateria nichel-cadmiu; (2) Densitate energetică mare, de peste 1,5 ori mai mare decât cea a bateriei nichel-cadmiu; (3) Încărcare și descărcare rapidă, performanță bună la temperaturi scăzute; (4) Sigilabilă, rezistență mare la supraîncărcare și descărcare; (5) Nu generează cristale dendritice, ceea ce poate preveni scurtcircuitul în baterie; (6) Sigură și fiabilă, nu poluează mediul, nu are efect de memorie etc.

Bateria nichel-hidrogen de înaltă tensiune are următoarele caracteristici: (1) Fiabilitate ridicată. Are o bună protecție la supradescărcare și supraîncărcare, poate rezista la o rată mare de descărcare a sarcinii și nu formează dendrite. Are proprietăți specifice bune. Capacitatea sa specifică de masă este de 60A · h/kg, de 5 ori mai mare decât cea a bateriei nichel-cadmiu. (2) Durată lungă de viață a ciclului, de până la mii de ori. (3) Complet etanșă, întreținere redusă. (4) Performanța la temperaturi scăzute este excelentă, iar capacitatea nu se modifică semnificativ la -10 ℃.

Principalele avantaje ale bateriilor NiMH sunt: ​​densitatea mare de energie, viteza mare de încărcare și descărcare, greutatea redusă, durata lungă de viață, lipsa poluării mediului; dezavantajele sunt efectul de memorie ușor, problemele de gestionare sporite și ușurința formării unui singur separator de baterii prin topire.

4. Celulă de flux
Bateria cu flux lichid este un tip nou de baterie. Bateria cu flux lichid este o baterie de înaltă performanță care utilizează electroliți pozitivi și negativi pentru a separa și circula separat. Are caracteristici precum capacitate mare, domeniu larg de aplicare (mediu) și durată lungă de viață. Este un produs energetic nou în prezent.

Bateria cu flux lichid este utilizată în general în sistemul centralelor electrice de stocare a energiei, care constă dintr-o unitate de stivă, o soluție de electrolit și o unitate de stocare și alimentare cu soluție de electrolit, o unitate de control și gestionare etc. Nucleul este compus dintr-o stivă (stiva este compusă din zeci de celule pentru reacția de oxidare-reducere) și o singură celulă pentru încărcare și descărcare în funcție de cerințele specifice, în serie, iar structura sa este similară cu cea a unei stive de pile de combustie.

Bateria cu flux de vanadiu este un nou tip de echipament de stocare a energiei și a energiei. Poate fi utilizată nu doar ca dispozitiv de stocare a energiei de suport pentru procesele de generare a energiei solare și eoliene, ci și pentru reducerea vârfurilor de tensiune în rețeaua electrică, pentru a îmbunătăți stabilitatea acesteia și a asigura securitatea acesteia. Principalele sale avantaje sunt: ​​configurație flexibilă, durată lungă de viață a ciclului, timpi de răspuns rapizi și absența emisiilor nocive; Dezavantajul este că densitatea energiei variază foarte mult.

5. Baterie cu sodiu și sulf
Bateria sodiu-sulfur este compusă dintr-un pol pozitiv, un pol negativ, un electrolit, o diafragmă și o carcasă. Spre deosebire de bateriile secundare obișnuite (baterii cu plumb, baterii nichel-cadmiu etc.), bateria sodiu-sulfur este compusă dintr-un electrod topit și un electrolit solid. Substanța activă a polului negativ este sodiul metalic topit, iar substanța activă a polului pozitiv este sulful lichid și polisulfura de sodiu topită. Bateria secundară are sodiul metalic ca electrod negativ, sulful ca electrod pozitiv și tubul ceramic ca separator de electrolit. Sub un anumit grad de funcționare, ionii de sodiu pot reacționa reversibil cu sulful prin membrana electrolitică pentru a forma eliberarea și stocarea energiei.

Fiind un nou tip de sursă de energie chimică, acest tip de baterie a fost dezvoltată semnificativ de la apariția sa. Bateria sodiu-sulfur este mică ca dimensiuni, mare ca capacitate, are o durată lungă de viață și o eficiență ridicată. Este utilizată pe scară largă în stocarea energiei electrice, cum ar fi reducerea vârfurilor de sarcină și umplerea văilor, alimentarea cu energie de urgență și generarea energiei eoliene.

Principalele sale avantaje sunt următoarele: 1) Are o energie specifică mai mare (adică energia electrică efectivă pe unitatea de masă sau unitatea de volum a bateriei). Energia sa specifică teoretică este de 760Wh/Kg, care de fapt a depășit 150Wh/Kg, de 3-4 ori mai mare decât cea a bateriei cu plumb. 2) În același timp, se poate descărca cu curent mare și putere mare. Densitatea curentului de descărcare poate ajunge în general la 200-300mA/cm2 și poate elibera de 3 ori energia sa inerentă într-o clipă; 3) Eficiență ridicată de încărcare și descărcare.

Bateria cu sulf de sodiu are și deficiențe. Temperatura sa de funcționare este de 300-350 ℃, așa că bateria trebuie încălzită și menținută caldă în timpul funcționării. Cu toate acestea, această problemă poate fi rezolvată eficient prin utilizarea tehnologiei de izolație termică în vid de înaltă performanță.

6. Baterie cu plumb și carbon
Bateria cu plumb și carbon este un tip de baterie capacitivă cu plumb și acid, o tehnologie evoluată din bateria tradițională cu plumb și acid. Poate îmbunătăți semnificativ durata de viață a bateriei cu plumb și acid prin adăugarea de carbon activ la polul negativ al bateriei.

Bateria cu plumb-carbon este un nou tip de superbaterie, care combină bateria cu plumb-acid și supercondensatorul: nu numai că valorifică avantajele încărcării instantanee de mare capacitate a supercondensatorului, dar valorifică și avantajul energetic specific al bateriei cu plumb-acid și are performanțe foarte bune de încărcare și descărcare - poate fi încărcată complet în 90 de minute (dacă bateria cu plumb-acid este încărcată și descărcată în acest mod, durata sa de viață este mai mică de 30 de ori). Mai mult, datorită adăugării de carbon (grafen), se previne fenomenul de sulfatare a electrodului negativ, ceea ce îmbunătățește factorul de defecțiune a bateriei în trecut și prelungește durata de viață a bateriei.

Bateria cu plumb-carbon este un amestec de supercondensator asimetric și baterie cu plumb-acid sub formă de conexiune paralelă internă. Fiind un nou tip de superbaterie, bateria cu plumb-carbon este o combinație a tehnologiilor bateriei cu plumb-acid și supercondensatorului. Este o baterie de stocare a energiei cu funcție dublă, cu caracteristici capacitive și caracteristici ale bateriei. Prin urmare, nu numai că valorifică pe deplin avantajele încărcării instantanee a supercondensatorului cu capacitate mare, dar valorifică și avantajele energetice ale bateriilor cu plumb-acid, care pot fi încărcate complet într-o oră. Are performanțe bune de încărcare și descărcare. Datorită utilizării tehnologiei cu plumb-carbon, performanța bateriei cu plumb-carbon este mult superioară celei a bateriilor tradiționale cu plumb-acid, care pot fi utilizate în vehicule cu energie nouă, cum ar fi vehiculele electrice hibride, bicicletele electrice și alte domenii; poate fi utilizată și în domeniul stocării noi de energie, cum ar fi generarea energiei eoliene și stocarea energiei.