摘要：隨著全球電力需求逐年上升，用電高峰和低谷的負(fù)荷差距越來越大，磷酸鐵鋰離子電池儲能電站（系統(tǒng)）作為一項(xiàng)新興技術(shù)，將給電網(wǎng)儲能領(lǐng)域帶來革命性的技術(shù)更新，具有巨大的社會效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。關(guān)鍵字：儲能、磷酸鐵鋰離子電池、發(fā)展前景

1.概述

大容量電池儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已有20多年的歷史，早期重要用于孤立電網(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Bocholt2MW的風(fēng)電場分別配置了容量為1.2MWh的電池儲能系統(tǒng)，供應(yīng)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Hokkaido30.6MW風(fēng)電場安裝了6MW/6MWh的全釩液流電池（VRB）儲能系統(tǒng)，用于平抑輸出功率波動。2009年英國EDF電網(wǎng)將600kW/200kWh鋰離子電池儲能系統(tǒng)配置在東部一個11KV配電網(wǎng)STATCOM中，用于潮流和電壓控制，有功和無功控制。

總體來說，儲能電站（系統(tǒng)）在電網(wǎng)中的應(yīng)用目的重要考慮負(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，儲能電站就像一個儲電銀行，可以把用電低谷期富余的電儲存起來，在用電高峰的時候再拿出來用，這樣就減少了電能的浪費(fèi)；此外儲能電站還能減少線損，新增線路和設(shè)備使用壽命；優(yōu)化系統(tǒng)電源布局，改善電能質(zhì)量。而儲能電站的綠色優(yōu)勢則重要體現(xiàn)在：科學(xué)安全，建設(shè)周期短；綠色環(huán)保，促進(jìn)環(huán)境友好；集約用地，減少資源消耗等方面。

2.系統(tǒng)架構(gòu)

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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在本方法中，儲能電站（系統(tǒng)）重要配合光伏并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用，因此，整個系統(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)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：

1、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，然后對鋰離子電池組充電，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；

2、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。發(fā)電量不能滿足負(fù)載要時，控制器把蓄電池的電能送往負(fù)載，保證了整個系統(tǒng)工作的持續(xù)性和穩(wěn)定性；

4、并網(wǎng)逆變系統(tǒng)由幾臺逆變器組成，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)。

5、鋰離子電池組在系統(tǒng)中同時起到能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載兩大用途。它將光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，以備供電不足時使用。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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3.儲能電池組

(1)電池選型原則

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)用的儲能電站，儲能電池是非常重要的一個部件，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；

符合環(huán)境保護(hù)的要求，在電池生產(chǎn)、使用、回收過程中不出現(xiàn)對環(huán)境的破壞和污染；

(2)重要電池類型比較

閥控式鉛酸蓄電池

閥控式鉛酸蓄電池已有100多年的使用歷史，非常成熟。以其材料普遍、價格低廉、性能穩(wěn)定、安全可靠而得到非常廣泛的應(yīng)用，在已有的儲能電站中，鉛酸電池依舊被采用。但鉛酸電池也有致命的缺點(diǎn)，重要就是循環(huán)壽命很低，在100%放電深度（DOD）下，一般為300~600次。其次比能量也較小，要占用更多的空間，充放電倍率也較低，再者，在電池制造、使用和回收過程中，鉛金屬對環(huán)境的污染不可忽視。

全釩液流電池

全釩液流電池是一種新型的儲能電池，其功率取決于電池單體的面積、電堆的層數(shù)和電堆的串并聯(lián)數(shù),而儲能容量取決于電解液容積，兩者可獨(dú)立設(shè)計(jì)，比較靈活，適于大容量儲能，幾乎無自放電，循環(huán)壽命長。全釩液流電池目前成本非常昂貴，尤其是高功率應(yīng)用。只有推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，才能大幅度降低成本，另外還要提高全釩液流電池的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

鈉硫電池

鈉硫電池作為新型化學(xué)電源家族中的一個新成員出現(xiàn)后，已在世界上許多國家受到極大的重視和發(fā)展。鈉硫電池比能量高，效率高，幾乎無自放電，可高功率放電，也可深度放電，是適合功率型應(yīng)用和能量型應(yīng)用的電池。但是鈉硫儲能電池不能過充與過放，要嚴(yán)格控制電池的充放電狀態(tài)。鈉硫電池中的陶瓷隔膜比較脆，在電池受外力沖擊或者機(jī)械應(yīng)力時容易損壞，從而影響電池的壽命，容易發(fā)生安全事故。還存在環(huán)境影響與廢電池處置問題。目前世界范圍內(nèi)僅有日本NGK產(chǎn)品已經(jīng)成功，國內(nèi)已有上海硅酸鹽研究所研制成功的報道。由于日方原因，我國引進(jìn)NGK鈉硫電池系統(tǒng)一直沒有成功。目前應(yīng)用難度較大。

磷酸鐵鋰離子電池

有關(guān)鋰離子電池，目前可應(yīng)用于電力用途的只有磷酸鐵鋰離子電池，所以，在此我們所涉及的鋰離子電池僅針有關(guān)磷酸鐵鋰離子電池。鋰離子電池單體輸出電壓高，工作溫度范圍寬，比能量高，效率高，自放電率低，在電動汽車和靜態(tài)儲能應(yīng)用中的研究也得到了開展。初始投資高是影響鋰離子電池在靜態(tài)儲能廣泛應(yīng)用的重要因素之一；深度放電將直接降低電池的使用壽命，限制了鋰離子電池在充電源隨機(jī)性較大的場合的應(yīng)用；采用過充保護(hù)電路或均衡電路，可提高安全性和壽命。目前磷酸鐵鋰離子電池由于成本低、安全可靠和高倍率放電性能受到關(guān)注。

從初始投資成本來看，鋰離子電池有較強(qiáng)的競爭力，鈉硫電池和全釩液流電池未形成產(chǎn)業(yè)化，供應(yīng)渠道受限，較昂貴。從運(yùn)營和維護(hù)成本來看，鈉硫要持續(xù)供熱，全釩液流電池要泵進(jìn)行流體控制，新增了運(yùn)營成本，而鋰離子電池幾乎不要維護(hù)。根據(jù)國內(nèi)外儲能電站應(yīng)用現(xiàn)狀和電池特點(diǎn)，建議儲能電站電池選型重要為磷酸鐵鋰離子電池。

4.儲能電站（系統(tǒng)）整體發(fā)展前景

全球能源緊缺，新興能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢在必行，但風(fēng)能、太陽能等清潔能源受環(huán)境影響較大，功率不穩(wěn)定，致使傳統(tǒng)電網(wǎng)無法承載，大量能量被浪費(fèi)。重要原因之一就是：儲能技術(shù)落后，現(xiàn)有儲能電站無法實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償，無法滿足功率平滑的需求。可以說，儲能電站的發(fā)展已成為新能源開發(fā)的核心之一。

除光伏發(fā)電系統(tǒng)外，儲能電站也廣泛適用于如下場合：

(1)、負(fù)荷波動大的廠、公司、商務(wù)中心等；

(2)、要具備黑啟動功能的發(fā)電站；

(3)、發(fā)電質(zhì)量有波動的風(fēng)能和潮汐能發(fā)電站；

(4)、要夜間儲存能量以供白天使用的核能、風(fēng)能等發(fā)電設(shè)施；

(5)、因環(huán)保原因限制小型火力調(diào)峰發(fā)電站或其它高污染發(fā)電站發(fā)展的區(qū)域；

(6)、戶外臨時大型負(fù)荷中心。

采用磷酸鐵鋰離子電池這一儲能技術(shù)為核心的儲能電站，相比于抽水蓄能、壓縮空氣儲能等現(xiàn)有儲能技術(shù)，具有明顯的成本和運(yùn)行壽命優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)效益突出，需求巨大，應(yīng)用前景廣闊。隨著全球電力需求逐年上升，用電高峰和低谷的負(fù)荷差距越來越大，磷酸鐵鋰離子電池儲能電站（系統(tǒng)）作為一項(xiàng)新興技術(shù)，將給電網(wǎng)儲能領(lǐng)域帶來革命性的技術(shù)更新，具有巨大的社會效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。