1. 新型儲(chǔ)能電池

電池是最具成本效益的儲(chǔ)能技術(shù)之一，具有模塊化、響應(yīng)性強(qiáng)、高度商業(yè)化的特點(diǎn)。隨著技術(shù)創(chuàng)新和新型電池的成功開發(fā)，電池的效率、功率率、能量和循環(huán)壽命都有了顯著的提高。蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)因其安裝靈活、施工周期短等特點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中有許多成功的應(yīng)用。目前，可再生能源發(fā)電中電池儲(chǔ)能和其他類型儲(chǔ)能的研究主要集中在儲(chǔ)能配置和容量?jī)?yōu)化[5,78]。但是，對(duì)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)方案和靈活操作還缺乏系統(tǒng)的探討。因此，本文將對(duì)可再生能源發(fā)電的大功率電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)方案和運(yùn)行進(jìn)行初步探討。

 

 

1. 新型儲(chǔ)能電池

 

1.1鋰離子電池

 

鋰離子電池輸出電壓?jiǎn)我唬ぷ鳒囟确秶鷮?，比能高，效率高，自放電率低，已廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備。其中，磷酸鐵鋰電池因其安全性好、放電率高而備受關(guān)注，其在電動(dòng)汽車和電網(wǎng)儲(chǔ)能中的應(yīng)用也得到了迅速的推廣。早在1992年至2001年的國(guó)家“分布式電池儲(chǔ)能技術(shù)”項(xiàng)目中，日本就與多家研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)合作開發(fā)了適合靜態(tài)儲(chǔ)能應(yīng)用的鋰離子電池技術(shù)，并建立了一些千瓦級(jí)的示范系統(tǒng)。英國(guó)EDF電網(wǎng)在東部11千伏配電網(wǎng)靜態(tài)同步補(bǔ)償器(STATCOM)中擁有600 kW/200 kW•h鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，用于潮流和電壓控制。AES公司已安裝了12mw鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，提供旋轉(zhuǎn)備份、調(diào)頻等輔助服務(wù)。國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)還建立了兆瓦級(jí)鋰離子電池儲(chǔ)能電站進(jìn)行示范研究。

 

高初始投資是影響鋰離子電池在電網(wǎng)儲(chǔ)能中廣泛應(yīng)用的重要因素之一。在高充放電隨機(jī)性和頻繁充電的應(yīng)用中，循環(huán)壽命仍然制約著鋰離子電池的應(yīng)用。當(dāng)鋰離子電池發(fā)生過充和內(nèi)部短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)溫升，存在一定的安全隱患。

 

電池材料占鋰離子電池成本的絕大部分。未來應(yīng)進(jìn)一步推進(jìn)工業(yè)化，加強(qiáng)關(guān)鍵材料和大容量包裝技術(shù)的自主研究，降低初期投資成本。采用新的電極材料，保護(hù)電路或均衡電路，提高電池的循環(huán)壽命和安全性。

2.2電池系統(tǒng)

 

首先，根據(jù)具體的應(yīng)用需求，如容量、功率、充放電速率、響應(yīng)時(shí)間等，構(gòu)建電池系統(tǒng)。建筑形式是根據(jù)力量和能力來決定的。構(gòu)建大功率電池系統(tǒng)，強(qiáng)大靈活的電池模塊是基礎(chǔ)，模塊分組技術(shù)是關(guān)鍵。

 

2. 2. 1電池模塊

 

傳統(tǒng)的電池模塊直接電池單體和曼聯(lián),輔以簡(jiǎn)單的保護(hù)或平衡電路,電池管理系統(tǒng)(BMS)檢測(cè)電池模塊在一個(gè)充電或放電時(shí)減少字符串包含整個(gè)集團(tuán)的電池模塊,這個(gè)計(jì)劃很容易可以更有效地使用的字符串的容量不能,供電可靠性低。另一種方案是構(gòu)建一個(gè)包含電池陣列、平衡電路和BMS的智能模塊，如圖1所示，然后通過一系列并行電池模塊[21]構(gòu)建一個(gè)大功率電池系統(tǒng)。