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2022-01-07

储能电池参数详解与选型

目前在户用光储充领域中,主流的电池为锂离子电池和铅酸电池。在储能发展前期,因锂离子电池技术及成本的原因,很难取得大规模应用。

目前,随着锂离子电池技术成熟度提高、大规模制造成本下降及政策导向等多种因素刺激,目前锂离子电池在户用领域已经大大超过了铅酸电池的应用。当然,产品属性也需要匹配市场的性格。在一些性价比突出的市场,对铅酸电池的需求也是旺盛的。


一、锂电池与铅酸电池对比

锂离子电池与铅酸电池相比,具有以下一些特点:



1、锂电池能量密度更大,铅酸电池30WH/KG,锂电池110WH/KG

2、锂电池循环的寿命更长,铅酸电池平均300-500次,锂电池多达千次以上。

3、标称电压不同:单体铅酸电池2.0V,单体锂电池3.6V左右,锂离子电池更易串并联,得到不同电池组用于不同项目。

4、同等容量下,体积及重量都是锂电池更小。锂电池体积小30%,重量只有铅酸的三分之一到五分之一。

5、锂离子目前的应用更安全,有BMS统一管理所有模组。

6、锂离子价格较贵,是铅酸的5-6倍。

二、锂离子电池重要参数

目前,常规的户用储能电池有高压电池以及低压电池两种,电池系统的参数与电池选型息息相关,需要从安装、电气、安全、使用环境等考虑。下面以固德威低压电池为例,介绍一下电池挑选中需要注意的参数:


01

安装参数

1)重量/长宽高(weight/ dimensions

需要根据不同的安装方式,考虑地面或者墙面的承重,安装条件是否满足。需要考虑可用安装空间,电池系统长宽高是否会在此空间受限。

2)安装方式(installation

在客户现场如何安装,安装难度,如落地式/壁挂式安装。

3)防护等级(protection degree

防水防尘最高等级。较高的防护等级意味着电池可以支持室外的使用。

02

电气参数

1)可用能量(usable energy

系统最大的可持续输出能量,与系统额定能量、系统放电深度有关。

2)工作电压区间(operating voltage

此电压区间需要与逆变器端电池输入电池区间相匹配,高压或低于逆变器端电池电压区间都会造成电池系统无法与逆变器配套使用。

3)最大持续充放电电流(maximum charge/discharge current

电池系统支持最大的充放电电流,决定了电池多久可以充满,此电流会受限于逆变器端口最大电流输出能力。

4) 额定功率(rated power

电池系统额定的功率,选择的功率最好能支持逆变器满载充放电功率。



03

安全参数

1)电芯种类(cell type

主流电芯是磷酸铁锂(LFP)和镍钴锰三元(NCM)。与NCM三元材料相比,LFP材料更加稳定。固德威电池目前采用的就是磷酸铁锂电芯。

2)质保(warranty

电池质保条款内容、质保年限及范围。

04

环境参数

1)工作温度(operating temperature

电池支持工作的环境温度区间范围。固德威Lynx S电池支持的充电温度区间为0-50℃,放电温度区间为-20-50℃

2)湿度/高度(humidity/altitude

电池系统可承受的最大湿度范围及海拔高度区间。对于一些潮湿或者高海拔地区需要关注此类参数。

三、如何选择电池容量

电池容量是一个复杂的过程,除了需要考虑负载的情况外,还需要考虑很多其他因素如:电池充放电能力、储能机的最大功率、负载的用电时段、电池的实际最大放电量、具体的应用场景等,才能更合理地选择电池容量。


基本的顺序为:


注意:在户用光伏储能系统中,还需要考虑到光伏侧的效率、储能机的效率、电池的充放电效率来确定最合适的组件及逆变器功率范围。

应用场景包括很多,例如:自发自用(电费较高或没有补贴)、峰谷电价、备用电源(电网不稳定或有重要负载)、纯离网应用等。对应的每个场景需要考虑的情况各不相同。下面我们以自发自用备用电源为例进行分析。

场景一

自发自用

某地区由于电价较高或者光伏并网补贴较低或者无补贴的情况(度电成本低于度电电费支出)。安装光伏储能系统主要是为了减少从电网的用电,降低电费支出。



应用场景特点:

a. 不考虑离网运行(电网稳定)

b. 光伏只是为了降低电网用电量(电费较高)

c. 一般白天光照比较充足

我们综合考虑投入成本和用电情况,可以选择根据家庭平均日用电量(kWh)来选择电池的容量(默认光伏系统能量充足)。设计逻辑如下 :


这种设计理论上实现了光伏发电负载用电。但是在实际应用过程中,考虑到负载用电有一定的不规律性和光伏发电的抛物线特性以及天气状况,是很难达到两者完美对称的。只能说光伏+储能的供电能力负载的用电量。

场景二

备用电源

此类应用主要用在电网不稳定的地区或有重要负载的情境中。



应用场景特点:

a. 电网不稳定

b. 有重要设备无法断电

c. 了解离网时设备的用电功率和离网时间

在东南亚某疗养院,有重要的供氧机需要24小时工作,供氧机的功率为2.2kW,现收到电网公司通知,明日起因电网改造,每天需要停电4小时。

这个场景中,供氧机是重要负载,离网时的用电总功率和离网预计时间是最关键的参数。以停电预计的最长时间4小时来计算,其设计思路可参考:



综合以上两种情况,设计的思路比较接近,需要考虑的是具体应用场景的不同诉求,需要针对具体的应用场景、电池充放电能力、储能机的最大功率、负载的用电时段、电池的实际最大放电量进行具体分析后,挑选最适合自己的储能电池系统。

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