儲能系統(tǒng)電池通用PPT課件

1、儲能系統(tǒng)用鋰離子電池及其管理系統(tǒng)文鋒北京交通大學(xué)惠州市億能電子有限公司北京市億能通電子有限公司2011-7報告內(nèi)容儲能技術(shù)鋰離子電池簡介鋰離子電池管理系統(tǒng)儲能系統(tǒng)為什么要儲能？削峰填谷改善電能質(zhì)量輔助可再生能源并網(wǎng)儲能系統(tǒng)為什么要儲能？容量范圍大，從幾十千瓦到幾百兆瓦應(yīng)用范圍廣，貫穿發(fā)輸變配用電系統(tǒng)用戶側(cè)電能質(zhì)量 可靠供電電壓支撐配電側(cè)削峰填谷 無功支撐電能質(zhì)量 可靠供電輸電側(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定 無功支撐負(fù)荷均衡 可靠供電電能質(zhì)量發(fā)電側(cè)頻率控制 旋轉(zhuǎn)備用負(fù)荷均衡 出力優(yōu)化儲能系統(tǒng)儲能的手段有哪些？電化學(xué)儲能鉛酸電池液流電池鈉硫電池鎳氫電池鎳鎘電池鋰離子電池物理儲能抽水儲能壓縮空氣儲能飛輪儲能電磁儲能超導(dǎo)

2、儲能超級電容儲能儲能系統(tǒng)抽水儲能優(yōu)點技術(shù)上成熟可靠其容量可以做得很大，僅受到水庫庫容的限制。缺點建造受到地理條件的限制在抽水和發(fā)電兩個過程中都有能量損失。 應(yīng)用領(lǐng)域調(diào)峰填谷系統(tǒng)調(diào)頻大規(guī)模風(fēng)場電存儲和調(diào)度。儲能系統(tǒng)壓縮空氣儲能優(yōu)點儲能量大且儲存高壓空氣的時間長可達(dá)一年難點找到合適的能儲存壓縮空氣的場所難應(yīng)用領(lǐng)域：調(diào)峰填谷平穩(wěn)大規(guī)模可再生發(fā)電儲能系統(tǒng)鉛酸電池儲能優(yōu)點響應(yīng)速度快：ms級；可以根據(jù)應(yīng)用需要，實現(xiàn)kW50MW規(guī)模；缺點循環(huán)壽命短倍率充放電特性差且溫度對其使用壽命和運行特性亦有影響需要定期對電池維護應(yīng)用領(lǐng)域備用電源調(diào)頻控制UPS電能質(zhì)量儲能系統(tǒng)NAS電池儲能優(yōu)點儲能密度高：1000Wh/L

3、可高功率放電：10C循環(huán)壽命高，4500次（90DOD）轉(zhuǎn)換效率：8090；缺點需工作溫度在300-350電池工作時需要一定的加熱保溫需要設(shè)置防爆和防腐安全保護應(yīng)用領(lǐng)域負(fù)荷調(diào)峰UPS可再生儲能電能質(zhì)量儲能系統(tǒng)液流電池儲能優(yōu)點循環(huán)壽命長（10000次以上）；可100深度放電，可倍率充放；系統(tǒng)設(shè)計的靈活性大且受場地限制?。浑姵叵到y(tǒng)環(huán)保、安全；缺點儲能密度不高需要輔助液泵。應(yīng)用領(lǐng)域負(fù)荷調(diào)峰UPS可再生儲能電能質(zhì)量；儲能系統(tǒng)鋰離子電池儲能優(yōu)點鋰是自然界里最輕的金屬元素，比重僅及水的一半，同時它又具有最低的電負(fù)性，電極電位是-3.045V。所以選擇適當(dāng)?shù)恼龢O與其相匹配，可以獲得較高的電動勢和高的比能量。

4、 。其儲能密度：100-300Wh/L;循環(huán)壽命：20005000次(80DOD)；轉(zhuǎn)換效率：90-98%;響應(yīng)速度：ms級；儲能系統(tǒng)性能對比儲能類型典型額定功率額定能量特點應(yīng)用場合機械儲能抽水儲能100 2000MW410小時適于大規(guī)模，技術(shù)成熟。響應(yīng)慢，需要地理資源日負(fù)荷調(diào)節(jié)，頻率控制和系統(tǒng)備用壓縮空氣10 300MW1 20小時適于大規(guī)模。響應(yīng)慢，需要地理資源調(diào)峰、調(diào)頻，系統(tǒng)備用，風(fēng)電儲備飛輪儲能5kW 10 MW1秒30分比功率較大。成本高、噪音大調(diào)峰、頻率控制、UPS和電能質(zhì)量電磁儲能超導(dǎo)儲能10kW50MW2秒5分響應(yīng)快，比功率高成本高、維護困難輸配電穩(wěn)定、抑制振蕩高能電容110M

5、W110秒響應(yīng)快，比功率高比能量太低輸電系統(tǒng)穩(wěn)定、電能質(zhì)量控制超級電容10kW1MW130秒響應(yīng)快，比功率高。成本高、儲能量低可應(yīng)用于定制電力以及FACTS電化學(xué)儲能鉛酸電池kW50MW分鐘小時技術(shù)成熟，成本低壽命短，環(huán)保問題電能質(zhì)量、電站備用、黑啟動液流電池5kW100MW120小時壽命長，可深放，適于組合，效率高，環(huán)保性好。但儲能密度稍低電能質(zhì)量、備用電源、調(diào)峰填谷、能量管理、可再生儲能、EPS鈉硫電池100kW-100MW數(shù)小時比能量與比功率較高。高溫條件、運行安全問題有待改進(jìn)電能質(zhì)量、備用電源、調(diào)峰填谷、能量管理、可再生儲能、EPS鋰電池kWMW分鐘小時比能量高。成組壽命、安全問題有待

6、改進(jìn)電能質(zhì)量、備用電源、UPS儲能系統(tǒng)鋰離子電池儲能是目前轉(zhuǎn)換效率最高的儲能方式；鉛酸90%；液流電池75%；鈉硫電池85%鋰離子電池已經(jīng)形成規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈動力電池需求帶動中國鋰離子產(chǎn)業(yè) 液流電池和鈉硫電池目前還是少數(shù)幾家壟斷技術(shù)局面鋰離子電池性能具有巨大提高的空間循環(huán)壽命、動態(tài)響應(yīng)能力、倍率特性、成組規(guī)模均不斷提高新型鋰離子電池研究技術(shù)儲備較強鋰離子電池成本具有巨大下降空間中國鋰資源豐富；鋰離子電池材料和成品制造過程不高耗能，也不借助于貴重金屬屬于環(huán)保類產(chǎn)品鋰離子電池簡介鋰離子電池的工作原理鋰離子電池的安全性鋰離子電池簡介鋰離子電池的類型鈷酸鋰錳酸鋰三元磷酸鐵鋰鈦酸鋰能量密度鈷酸鋰三元錳酸鋰磷

7、酸鐵鋰鈦酸鋰安全性鈷酸鋰三元錳酸鋰磷酸鐵鋰鈦酸鋰循環(huán)性能鈷酸鋰錳酸鋰三元磷酸鐵鋰鈦酸鋰鋰離子電池簡介鋰離子電池的工作原理充放電原理過充電原理過放電原理高溫運行原理低溫運行原理過電流原理長期擱置原理鋰離子電池簡介鋰離子電池的特性表征參數(shù)電壓容量內(nèi)阻SOC倍率壽命工作溫度鋰離子電池簡介鋰離子電池的性能充電上限電壓與電池充電容量及循環(huán)壽命的關(guān)系鋰離子電池簡介鋰離子電池的性能高溫對電池壽命的影響鋰離子電池簡介鋰離子電池的性能充電電流對充電時間及電池性能的影響0.3C充電/0.3C放電1C充電/1C放電充電時間（分鐘）19265300次循環(huán)后容量下降（%）3.445.09鋰離子電池簡介鋰離子電池的性能電

8、池容量利用率對電池循環(huán)次數(shù)的影響鋰離子電池簡介鋰離子電池的成組問題串聯(lián)電池組的一致性問題P+P-上限電壓下限電壓可用容量自放電等增加Reduced RuntimeRestored Runtime鋰離子電池簡介鋰離子電池的成組問題并聯(lián)電池組的一致性問題均流鋰離子電池管理系統(tǒng)鋰離子電池的安全性管理濫用項目基本機理表現(xiàn)形式解決方案過充電（1）電池電壓超高導(dǎo)致電解液氧化;（2）正極鋰離子大量拖出導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞過充電單只電池電壓高基于電池組端電壓的控制模式失效，需要嚴(yán)格控制單只電池電壓過高過放電（1）電壓超低，負(fù)極銅基板溶解，嵌入電池正極，導(dǎo)致內(nèi)部短路過放電單只電池電壓低基于電池組端電壓的控制模式

9、失效，需要嚴(yán)格控制單只電池電壓過低高溫充放電（1）電池內(nèi)部電解液分解，產(chǎn)生大量熱，并析出氧氣電池溫度超高電池溫度場管理和極限溫度控制低溫（1）充電時電池負(fù)極嵌入鋰離子能力下降，致使鋰以原子態(tài)沉積在電池負(fù)極表面，導(dǎo)致內(nèi)短路電池溫度低充電電池0度以下嚴(yán)禁充電，0-10度降電流充電電安全為了達(dá)到一定的電壓等級，電池大量串聯(lián)，對操作人員的人身安全構(gòu)成威脅電池與地或機殼之間出現(xiàn)絕緣下降檢測動力電池與地或機殼之間的絕緣電阻是否達(dá)標(biāo)鋰離子電池管理系統(tǒng)鋰離子電池高性能管理3S管理荷電狀態(tài)：SOC健康狀態(tài)：SOH功能狀態(tài)：SOF鋰離子電池管理系統(tǒng)SOC估算鋰離子電池管理系統(tǒng)SOH表征參數(shù)內(nèi)阻增加容量下降對儲能系

10、統(tǒng)而言很關(guān)鍵倍率下降SOH估算方法在線估算在線測試離線測試鋰離子電池管理系統(tǒng)SOF估算最大允許充放電電流低溫運行高溫運行高SOC運行低SOC運行鋰離子電池管理系統(tǒng)儲能系統(tǒng)用電池管理系統(tǒng)架構(gòu)鋰離子電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)接口從板接口供電電源：10-30VDC功耗：5W+風(fēng)機功率每個從板配置電壓檢測通道30個每個從板配置溫度傳感器通道6個每個從板配置風(fēng)機驅(qū)動接口1個（額定容量1A）每個從板配置對外CAN通訊接口1路每個從板配置RS232接口1路單體電池均衡控制通過從板串聯(lián)可滿足超過30串電池組的檢測鋰離子電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)接口主板接口供電電源：10-30VDC功耗：10W每個主板配置電流檢測通道1個每個主板配置絕緣檢測通道1個每個主板配置CAN總線3路每個主板配置開關(guān)量輸出3路（額定容量1A）每個主板配置RS232接口1路鋰離子電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)可提供的參數(shù)電池管理系統(tǒng)自檢信息單體電池電壓電池溫度電池組端電壓電池