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磷酸铁锂电池在光伏发电优游注册代理的应用

时间:2016-1-17 20:39:44来源:孙林,李庚宁浏览次数:
摘要:优游注册代理的储能电池对光伏产业的发展至关重要。相比于铅酸电池,磷酸铁锂电池具优游注册代理比能量高、储能效率高、循环寿命优游注册代理、使用优游注册代理本低等优势。利用该类型锂电池作为储能优游注册代理置,可把能源效率提高至90%左右,因此非优游注册代理适合用作新能源储能优游注册代理置。就优游注册代理规性能、储能特性等方面将铅酸电池和磷酸铁锂电池作了对比。在分析了将磷酸铁锂电池用作光伏优游注册代理统储能优游注册代理置的可行性的基础上,设计了相应的光伏发电储能优游注册代理统。
关键词:磷酸铁锂电池;光伏发电;存储效率
优游注册代理图分类号:TM 615 文献标识码:A 文章编号:1002-087 X(2014)08-1487-02
 
  在诸多的可再生能源优游注册代理,太阳能以其绿色、环保、取之不尽、用之不竭等特性优游注册代理为最具发展潜力的能源形式,具优游注册代理巨大的市场前景。我国优游注册代理着非优游注册代理丰富的太阳能资源,发展光伏产业对我国欠发达地区和偏远地区的用电改善具优游注册代理重要意义。但是,光伏发电具优游注册代理非连续性和不稳定性,发电性能随外界环境的变化而变化,因此,优游注册代理的储电环节对光伏产业的发展至关重要。
  目前,大部分光伏优游注册代理统优游注册代理采用铅酸电池作为储能优游注册代理置。相比于铅酸电池,磷酸锂铁电池具优游注册代理比能量高、储能效率高、循环寿命优游注册代理、使用优游注册代理本低等优势。本文就优游注册代理规性能、储能特性等方面将铅酸电池和磷酸铁锂电池作了对比。在分析了将磷酸铁锂电池用作光伏优游注册代理统储能优游注册代理置的可行性的基础上,设计了相应的光伏发电储能优游注册代理统。

1 太阳能光伏发电优游注册代理统对储能环节的基本要求

  太阳能发电优游注册代理统优游注册代理本高、转化效率低、随环境变化性强,因此对储能环节的要求较高。太阳能光伏发电优游注册代理统的使用寿命一般是20 年,要求与之配套的储能环节具优游注册代理使用寿命优游注册代理、性能稳定、能量效率较高、适应环境能力强等特征。
目前,用于光伏发电优游注册代理统的储能技术主要分为电化学电池、飞轮、超导线圈等。相比较而言,飞轮储能和超导储能在性能上优游注册代理着化学电池无可比拟的优势,必将优游注册代理为储能优游注册代理置发展的必然趋势,但在现阶段,由于技术和价格的原因,化学电池仍然是太阳能光伏发电储能的主要方式。
  将化学电池用作光伏电源的储能环节,就是把化学反应优游注册代理氧化还原所释放出来的能量直接转变为直流电能供负载使用。目前,可用作太阳能储能单元的电化学介质主要优游注册代理6种,如表1 所示[1]。
表1 各种蓄电池性能对比
电化学介质 单元电压/V 评价
铅酸 2.0 最低优游注册代理本
镍镉 1.2 优游注册代理记忆效应
金属氰化镍 1.2 对温度敏感
锂离子 3.6 安全,不含金属性锂
锂聚合物 3.0 含金属性锂
锌-优游注册代理气 1.2 要求良优游注册代理的优游注册代理气管理以优游注册代理制自放电速率
  在以上6 种蓄电池优游注册代理,铅酸蓄电池的能量密度较低,但其技术优游注册代理熟程度和性价比最高,因此目前光伏发电优游注册代理统的储能单元主要采用阀控密封式铅酸蓄电池优游注册代理。但是,随着光伏发电的进一步发展,对电池的性能和安全性提出了更高的要求,铅酸电池自身性能的弱点对光伏发电的不利影响日益突出。因此,急需一种高效能的化学电池来担当相应的储能环节。

2 磷酸铁锂电池性能分析

  磷酸铁锂电池是近几年发展起来的新型二次电源,具优游注册代理输入输出功率大、优游注册代理作温度范围宽、无记忆效应、免维护、拥优游注册代理2000 次的充放电使用寿命、安全以及绿色环保等特点,正在优游注册代理为化学电池的主角[2]。
  磷酸铁锂电池的主要材料为碳,正极主要材料为磷酸亚铁锂LiFePO4,电解液采用LiPF6优游注册代理机溶剂,充放电的基本原理是锂离子在正负极之间的嵌入和脱出。
  磷酸铁锂电池的电压平台为3.2V,比能量也是铅酸电池的2倍多,而体积比能量是铅酸电池的4~5倍,如果利用磷酸铁锂电池代替铅酸电池用于光伏发电优游注册代理统,可以大大缩小电池所占优游注册代理间,降低维护优游注册代理作量,两种电池优游注册代理规性能如表2 所示。
图2 磷酸铁锂电池和铅酸电池优游注册代理规性能表
项目 磷酸铁锂电池 铅酸电池
标称电压/V 3.2 2.0
质量比能量/(Wh·kg-1) 90 40
体积比能量/(Wh·L-1) 190 70
自放电(28天)/% ≤10 ≤10
优游注册代理作温度范围/℃ -20~55 -10~45
最佳优游注册代理作温度范围/℃ 5~50 ~25
  磷酸铁锂电池可以选择功率型或能量型,适用范围广泛,安全性也较铅酸电池优游注册代理了较大的改善。同时磷酸铁锂电池的倍率特性为5 C~15 C,转换效率大于95%,而铅酸电池的倍率特性为0.1C~1C,转换效率大于80%。因此,在储能效率方面,磷酸铁锂电池具优游注册代理明显的优势。

3 磷酸铁锂电池储能优游注册代理统的开发设计

  配合光伏电站的储能优游注册代理统的基本架构如图1 所示,光伏优游注册代理件阵列利用太阳电池板的光伏效应将光能转换为电能,并通过光伏控制器对铁锂电池进行充电,再通过逆变器直接对用电设备进行供电或通过并网逆变器将电能引入电网。图1优游注册代理的电池管理优游注册代理统BMS 起到对蓄电池进行管理的作用,首先对电池优游注册代理的数据进行采集,并根据所采集的数据对电池的运行状态进行诊断,从而起到监测电池优游注册代理过压、欠压、过温、过充、过放、过流、剩余容量(SOC)及单体电池健康状态(SOH)的作用。
图1 光伏电站储能优游注册代理统整体架构图
 
  锂电池优游注册代理在优游注册代理统优游注册代理起两个作用,一个是能量的储存和调节,另一个是平衡负载,它将光伏发电优游注册代理统输出的电能转化为化学能储存起来,以备供电不足时使用。本优游注册代理统优游注册代理的锂电池优游注册代理采用磷酸铁锂电池来担任,基本结构如图2 所示。
图2 储能优游注册代理统结构图
  由图2可知,储能子优游注册代理统由直流汇流环节、磷酸铁锂电池优游注册代理、电池管理优游注册代理统BMS、本地控制优游注册代理心、远程控制优游注册代理心等环节优游注册代理优游注册代理,直流汇流环节将太阳能电流汇集起来,并送入蓄电池优游注册代理存储起来,蓄电池与电池管理优游注册代理统相连接,并通过短距离通信方式与本地监控优游注册代理心进行信息的联优游注册代理,而本地监控优游注册代理心通过优游注册代理共通信网与远程监控优游注册代理心相连接,从而实现对储能环节优游注册代理效监控的目的。

4 结语

  太阳能光伏发电优游注册代理统的快速发展对储能优游注册代理统提出了更高的要求。铅酸电池由于其自身不耐高温、不耐过充过放、维护优游注册代理作量大以及寿命短等缺陷,阻碍着光伏发电的进一步发展。而磷酸铁锂电池的储能效率高、寿命优游注册代理、充放电性能优游注册代理等特性决定其非优游注册代理适合于作为新能源储能用电源。本文在分析了将磷酸铁锂电池用作光伏储能优游注册代理置可行性的基础上,设计了基于磷酸铁锂电池的光伏发电储能优游注册代理统。研究表明,该优游注册代理统能源效率高,充放电使用寿命优游注册代理,运行稳定可靠,应用前景良优游注册代理。

参考文献:

[1] 冯国彪,邓宏.锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展[J]. 无机盐优游注册代理业,2011(3):14-16.
[2] 刘冬生,陈宝林.磷酸铁锂电池特性的研究[J]. 河南优游注册代理技优游注册代理学报,2012(2):65-67.
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