大容量的電池是磷酸鐵鋰電池是首選嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-26 14:13
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大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已有20多年的歷史，早期主要用于孤立電網(wǎng)的調(diào)頻、熱備用、調(diào)壓和備份等。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在新能源并網(wǎng)中的應(yīng)用，國外也已開展了一定的研究。
上世紀(jì)90年代末德國在Herne1MW的光伏電站和Bocholt 2MW的風(fēng)電場分別配置了容量為1.2MWh的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，提供削峰、不中斷供電和改善電能質(zhì)量功能。從2003年開始，日本在Hokkaido 30.6MW風(fēng)電場安裝了6MW /6MWh的全釩液流電池(VRB)儲(chǔ)能系統(tǒng)，用于平抑輸出功率波動(dòng)。2014年8月18日，國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程220千伏智能變電站成功啟動(dòng)。
作為國家電網(wǎng)公司建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的首批試點(diǎn)項(xiàng)目，國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范土程是目前國內(nèi)最大的并網(wǎng)太陽能光伏電站、國內(nèi)陸上單機(jī)容量最大的風(fēng)電場、世界上規(guī)模最大的化學(xué)儲(chǔ)能電站，智能化運(yùn)行水平最高、運(yùn)行方式最為多樣的新能源示范工程。
儲(chǔ)能電站(系統(tǒng))在電網(wǎng)中的應(yīng)用目的主要考慮“負(fù)荷調(diào)節(jié)、配合新能源接入、彌補(bǔ)線損、功率補(bǔ)償、提高電能質(zhì)量、孤網(wǎng)運(yùn)行、削峰填谷”等幾大功能應(yīng)用。比如：削峰填谷，改善電網(wǎng)運(yùn)行曲線，通俗一點(diǎn)解釋，儲(chǔ)能電站就像一個(gè)蓄水池，可以把用電低谷期富余的水儲(chǔ)存起來，在用電高峰的時(shí)候再拿出來用，這樣就減少了電能的浪費(fèi);此外儲(chǔ)能電站還能減少線損，增加線路和設(shè)備使用壽命。
國內(nèi)從2014年開始，大規(guī)模開始發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)，本文主要簡單介紹儲(chǔ)能系統(tǒng)。
大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)分析 磷酸鐵鋰電池是首選
二.離網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)
離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)又稱為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要由PV組件，DC/DC充電控制器、離網(wǎng)逆變器以及負(fù)載組成。
大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)分析 磷酸鐵鋰電池是首選
離網(wǎng)系統(tǒng)由以下部分組成：
電池組件、光伏充放電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)逆變器、交/直流負(fù)載。
光伏充放電控制器，主要作用就是控制蓄電池的充、放電，并保護(hù)蓄電池過度充、放電。離網(wǎng)逆變器，離網(wǎng)逆變器的作用是把直流電能轉(zhuǎn)化成交流電能，并提供給負(fù)載使用的裝置。
我們常見的離網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)就是太陽能路燈。光伏組件、一個(gè)香煙盒大小的控制器、一盞幾十瓦LED燈、一組或者幾組蓄電池。就可以提供夜間照明了。
再大一點(diǎn)的離網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)就是“戶用系統(tǒng)”了，作者2006年剛剛?cè)胄袝r(shí)，國內(nèi)的光伏產(chǎn)業(yè)正處于萌芽階段，國家為了解決青海、西藏西北地區(qū)的牧民用電問題，實(shí)施了幾次“光明工程”，就是一家一戶發(fā)一套光伏“戶用系統(tǒng)”。
(當(dāng)時(shí)150Wp多晶硅還買到20塊一瓦)一套戶用系統(tǒng)大約300W,2塊電池板、一臺(tái)控制逆變器一體機(jī)、12V100AH的電池2-4塊。可以在晚上看液晶電池、LED燈照明、也可以用一些小的電動(dòng)機(jī)(藏民攪拌酥油、奶的機(jī)器)
更大一點(diǎn)的離網(wǎng)電站，作者參與過多個(gè)。其中比較經(jīng)典的是北京慧能陽光“青海玉樹宗達(dá)寺”100KW離網(wǎng)太陽能電站。這個(gè)寺廟有200多個(gè)喇嘛，每天用電100度，這個(gè)電站的建設(shè)解決了這些喇嘛的用電問題。
大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)分析 磷酸鐵鋰電池是首選
三.并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)
大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)分析 磷酸鐵鋰電池是首選
3.1 系統(tǒng)組成
在圖4方案中，儲(chǔ)能電站(系統(tǒng))主要配合光伏并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用，因此，整個(gè)系統(tǒng)是包括光伏組件陣列、光伏控制器、電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、逆變器以及相應(yīng)的儲(chǔ)能電站聯(lián)合控制調(diào)度系統(tǒng)等在內(nèi)的發(fā)電系統(tǒng)。
光伏組件陣列利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后對鋰電池組充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對負(fù)載進(jìn)行供電;智能控制器根據(jù)日照強(qiáng)度及負(fù)載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進(jìn)行切換和調(diào)節(jié)：一方面把調(diào)整后的電能直接送往直流或交流負(fù)載。另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲(chǔ)。發(fā)電量不能滿足負(fù)載需要時(shí)，控制器把蓄電池的電能送往負(fù)載，保證了整個(gè)系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性;并網(wǎng)逆變系統(tǒng)由幾臺(tái)逆變器組成，把蓄電池中的直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的380V市電接入用戶側(cè)低壓電網(wǎng)或經(jīng)升壓變壓器送入高壓電網(wǎng)。鋰電池組在系統(tǒng)中同時(shí)起到能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載兩大作用。它將光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，以備供電不足時(shí)使用。
3.2 電池選擇
作為配合光伏發(fā)電接入，實(shí)現(xiàn)削峰填谷、負(fù)荷補(bǔ)償，提高電能質(zhì)量應(yīng)用的儲(chǔ)能電站，儲(chǔ)能電池是非常重要的一個(gè)部件，必須滿足以下要求：
容易實(shí)現(xiàn)多方式組合，滿足較高的工作電壓和較大工作電流;電池容量和性能的可檢測和可診斷，使控制系統(tǒng)可在預(yù)知電池容量和性能的情況下實(shí)現(xiàn)對電站負(fù)荷的調(diào)度控制;高安全性、可靠性：在正常使用情況下，電池正常使用壽命不低于15年;在極限情況下，即使發(fā)生故障也在受控范圍，不應(yīng)該發(fā)生爆炸、燃燒等危及電站安全運(yùn)行的故障;具有良好的快速響應(yīng)和大倍率充放電能力，一般要求5-10倍的充放電能力;較高的充放電轉(zhuǎn)換效率;易于安裝和維護(hù);具有較好的環(huán)境適應(yīng)性，較寬的工作溫度范圍。
