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电池严苛测试揭示的采用电池储能系统的五个经验和教训

北极星储能网  来源:中国储能网  作者:刘伯洵  2019/9/2 8:55:16  我要投稿  

北极星储能网讯:如今,很多蓄电池的性能参数在实验室条件下或计算机模拟中表现良好。而这些完美的参数和条件成为了蓄电池厂商提供多年维护和担保等服务的主要原因。

但面临的现实却很残酷。在很多环境恶劣的应用中,蓄电池面临过早失效、极端的环境温度、深度放电、维护不当等情况,这些都会显著缩短电池寿命。而在与太阳能发电系设施配套部署的储能应用中,储能系统可能会因为电池故障而受到严重影响。这就是电池制造商需要在极端的实际应用中测试电池,并分析它们的性能、充电和故障的原因。

如果维护得当,蓄电池可以使用很长时间。这些使用了23年的1,200Ah的Crown Battery电池为一家牧场供电。

Crown Battery公司致力蓄电池严苛测试的研究,该公司在过去二十年中在许多关键任务场合(包括北美地区的家庭用户、医院、工厂、矿山)部署了大量的电池。为了其研发和工程目的,该公司对这些电池进行了数字监测和分析、化学分析、电子显微镜观察,进行X射线扫描,甚至拆卸等各种严苛的测试,

这些电池严苛测试揭示了关于可再生能源设施采用电池储能系统的经验和教训,以下对如何更好地提高电池使用寿命、性能和可靠性进行介绍:

•为储能系统选择适合的蓄电池

•保护蓄电池免受恶劣条件的影响

•避免深度放电

•采用电池管理系统(BMS)

•自动化维护

1.为储能系统选择适合的蓄电池

储能系统部署哪种电池更加适合?铅酸蓄电池和锂离子电池是储能系统最受欢迎的选择。

富液式铅酸蓄电池的成本较低,但需要定期维护。超细玻璃纤维(AGM)铅酸蓄电池几乎不用维护,但成本较高。此外,所有铅酸电池都可以回收利用。

锂离子电池也几乎不用维护,并具有更高的功率密度,但其成本更高。而锂离子电池与铅酸电池相比,容易发生热失控和火灾。

因此并没有完美的电池。但对于大多数的应用来说,铅酸电池提供了可靠性、投资回报率、长期实践(经过了100多年的现场测试和优化)的良好组合。大多数铅酸电池外观几乎相同,但电池的生产工艺和制造的显著差异对维护、性能和寿命有很大影响。

以下是铅酸电池的用途:

•可再生能源优化设计:普通电池或汽车电池不能满足可再生能源的深度放电要求。

•较厚的极板和更活泼的电解质材料可以更多进行充放电,并延长了使用寿命。

•氧化铅生产、糊料混合和固化采用计算机控制技术可以提高质量和一致性。

•机器人装配提高了可靠性,减少了维护。

•自动化铸造焊接提高了焊接精度,从而降低维护成本,并延长正常运行时间。

•采用视觉系统加强质量控制。

2.保护蓄电池免受恶劣条件的影响

极端温度会对蓄电池造成损坏。电池运行的最佳的环境温度是25℃(约为77°F)。寒冷天气影响电池温度、性能、充电、容量。炎热的天气也会缩短蓄电池的寿命和性能。而极端温度将会使铅酸蓄电池的状况日趋恶化。

(1)应该在哪里存放铅酸蓄电池?

•温度适中(20℃至30℃)的干燥环境最佳。

•AGM电池和其他免维护或低维护电池可以存放在家中或建筑物内。

•富液式铅酸蓄电池最好存放在棚屋或车库的安全建筑内。

(2)应该如何储存铅酸蓄电池?

•将电池存放在干燥、绝缘良好、通风良好的建筑中。这将延长电池寿命,并减少极端温度的损坏。

•确保电池远离电源插座、断路器和其他潜在的火花源。

•将干粉灭火器安装在标记清晰的位置。

•采用电气规范提供通风措施。

如果蓄电池无法避免受到寒冷天气影响,则需要安装容量更大的电池组,以补偿电池容量的减少。

3.避免深度放电

可再生能源系统设计存在一个危险趋势。一些不择手段的销售人员正在推销可以80%深度放电(DoD)的电池,这通常用于购买更高容量电池的标准。

即使一些特定的电池在实验室中可以实现更多的深度放电,但用户不能立 昆冒险。这是因为在电力需求增加或发电量减少的情况下(例如,在阴天、雾天或无风),蓄电池的放电深度不宜过大。

此外,虽然安全的深度放电(DoD)水平各不相同,但放电过度的铅酸电池的使用寿命将显著减少。良好的解决方案是电池的放电深度不能超过50%。

一些使用规则:

•蓄电池的放电深度(DoD)要少于50%,需要将电池储能系统的容量调整为所需容量的两倍,无论是什么样的电池。

•如果蓄电池的放电深度(DoD)高于50%,需要安装更多的电池。

•电网断电时,需要提供3至6天的备用电源容量(电池储能系统和/或备用柴油发电机)。

•放电深度不能超过80%(50%的放电深度是提高电力储备和电池生命周期的最佳选择)。

4.采用电池管理系统(BMS)

对电池严苛测试期间,可以使用电池管理系统(BMS)密切监控电池的内部健康状况。

电池管理系统(BMS)可以延长使用寿命,减少极端温度造成的损害,并节省维护时间。常见的电池管理系统(BMS)功能包括监控放电深度(DoD)、温度警告、电池组电压,以及每块电池电压等参数。

虽然电池管理系统是维护蓄电池系统的强大工具,但锂离子电池必须防止过度充电,并降低热失控的风险。

5.自动化维护

日常维护可最大限度地延长电池寿命和可靠性。并且必须根据制造商指南定期检查每块电池,其中包括免维护电池。

铅酸电池的常规维护包括:

•清洁电池端子,并检查电池线缆。

•检查电解液液位,并定期补充电解液。

•使电池均衡(预定过充电),并实现电压校准。

为了便于维护,需要使用正确的工具,安排维护日程,并记录实施维护的措施。

用户无需测试大量电池即可发现哪种电池策略效果最有效。通过这五个经验和教训,可以更好地使用电池,并且节省更多的时间和费用。

原标题:从电池严苛测试中可以学到的五个经验和教训

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