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磷酸铁锂电池储能系统的应用

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随着风能、光伏等可再生能源发电产业的快速发展,电网干扰、污染及随机性引起的弃光、弃风问题日趋严重。自2011年起,通过对磷酸铁锂电池为基础的化学储能系统的潜心开发、测试与运用,已攻克并不断攻克着储能系统中一个又一个应用难题。


  降低成本,实现大规模应用


  在锂离子电池成本结构中,材料成本占比接近75%,而包括劳动力成本、制造成本、其他成本在内总共占比25%出头。根据成本分布情况,针对性地采取了相应的降本措施:


  采用全自动化设备。这是为降低制造成本及劳动力成本所采用的措施,与纯手工制作对比,生产效率增加50%以上,制造成本下降了7%以上,使劳动力成本下降了2%左右。自动化设备的应用,使磷酸铁锂电池整体成本下降了10%左右。


  其它材料的标准化及工艺的不断优化。除正、负极材料及隔膜等主要材料外的其它电池材料和PACK用材料,都尽可能采用标准化材料,使电池及电池组批量制作时,成本能有较大幅度的下降,且在工艺上不断优化。


  通过对主要原材料的改良使主材成本下降。通过配方改良及工艺改进,不断提高主材利用率,主材的成本上也有较大的降低。尽管2015年以来主材的价格不断上涨,但主材的成本占比没上升,且略有下降。


  一致性好及使用寿命长,让储能系统在实际使用过程中的成本下降起着关键作用。因为采用全自化设备,所以在一致性及配组上得到了保证,大大降低了实际运营成本。


  关键技术,系统具有更大优势


  除了上述一些针对性降本措施,还就如何降低质量成本、售后成本,针对性形成相应的体系。综合所有成本的降低,使磷酸铁锂储能系统有更大的优势,为储能系统得到更广泛应用打下良好的基础。


  储能系统调度算法是能否发挥储能系统最佳作用的关键。一般电池储能系统主要由储能电池组、变流器、控制装置和变压器组成。


  以电池储能系统的削峰填谷功能为例来说明控制算法,第一是预测出的日负荷曲线,优化出24h的最优充放电策略,即每个时刻电池是否充放电,充放电的功率大小为多少。第二是实时控制,根据日前优化给出的充放电策略,以及当前的负荷值、电池状态等数据,计算出充放电功率指令并下发给每组电池。


  长期以来的研究表明,电池的一致性由诸多参数一致性来决定;在不同工作电流下所呈现的一致性是不一样的;材料、工艺差别所引起的一致性差别很大;不同时间、不同使用经历的电池有着本质的区别。


  结合上述各个研究结论,有针对性地对BMS均衡功能做针对性一一设计,避免了由于这一系统的差异带来的不均衡,而不是简单的被动均衡,或主动均衡。因为目前所谓的被动或主动均衡都仅是基于监测电压来实现,从源头上就存在着偏差。当然中天所设计BMS的均衡部分硬件、算法等都需要结合储能系统的实际工作要求、使用及环境要求来进行适当调整。


  锂离子电池及BMS系统与PCS的匹配性问题。储能变流器(PCS)作为电能执行系统,负责对各种能量转换,并对电池系统进行充电。所以在使用过程中怎样与电池系统进行更好的匹配,也是让储能系统工作安全、稳定可靠的关键所在。


  在对储能系统不断研发与实践过程中,除了对上述一些实际问题设计出了相应解决方案,还进一步对其它的远程监控、云管理系统、大数据收集分析及储能电池回收等做了实际的开发与应用。这在以后的电站储能、家庭储能、通信储能及其它不同的储能系统中,不断得到应用与提升。


2018年9月6日 15:09
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