【古瑞瓦特儲能逆變器】儲能電池的分類及選型

　　儲能市場的火爆已經可以預見，“儲能”顧名思義，就是將電能儲存起來，儲存電能就需要一種介質或容器，而電池就正是把電能儲存起來的容器。

　　一般在光伏儲能系統中主要用到兩大類的電池，即鉛酸類電池和鋰電池。

　　1 鉛酸類電池

　　鉛酸電池是用鉛和二氧化鉛(PbO?)作為電池負極和正極的活性物質，以稀硫酸為電解質的化學儲能裝置，實際上就是通過電化學反應實現電能和化學能之間相互轉化;它是各類儲能系統、應急供電、軟/黑啟動裝置的首選化學電源。

　　一個單格鉛酸電池的標稱電壓是2.0V，能放電到1.5V，能充電到2.4V;在實際應用中，經常是以6個單格串聯起來、組成標稱電壓是12V的鉛酸電池模塊，再在12V的基礎上通過恰當的串并，獲得系統接受的電壓值(如48V、96V)，實現正常的充放工作。

　　鉛酸電池的主要構成包括：正負極柱，極板，隔板，電解液，容器等。因為電池模塊中有大量化學溶液，所以一般比較重。

　　鉛酸電池內部結構圖

　　鉛酸類電池主要有一般富液型鉛酸電池、膠體免維護(太陽能專用)鉛酸電池、鉛炭電池等幾種。在實際使用中，膠體電池和鉛碳電池的比例越來大。膠體電池的過放電、自恢復能力和低溫充放性能都更優一些;鉛炭電池由于在電解液中加了碳(石墨烯)，阻止了負極硫酸鹽化現象，改善了電池易失效的問題，從而使電池的使用壽命大大提升。

　　鉛酸電池的充電模式一般有恒流、恒壓、浮充三種模式，也稱三段式充電。充電電流是一個很重要的參數，單位一般以C來表示，電池的規格參數中會清晰標注一款電池的最大充電電流，一般是0.1C、0.2C或0.3C;例如某款電池的容量C為200Ah，充電電流為0.1C則為0.1×200=20A，0.2C則為0.2×200=40A;鉛酸免維護電池的最佳充電電流應為0.1C左右，充電電流過大或過小都會影響電池的使用壽命。

　　2 鋰電池

　　鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金作為正/負極材料、使用非水電解質溶液的電池;主要分為鋰金屬電池和鋰離子電池。一般說的鋰電池指的是鋰離子電池，它是二次電池，就是可以支持充放。鋰離子電池使用鋰合金金屬氧化物作為正極材料、石墨作為負極材料，鋰離子電池儲存鋰的主體就是負極材料，它對電池的充放電效率、循環次數等性能起到關鍵作用。

　　鋰電池內部構造示意圖

　　鋰離子電池根據正極材料的不同主要分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、鎳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等。

　　綜合權衡價格成本、性能，安全等因素，在實際的儲能系統應用中，使用更多的是磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰離子電池一般被認為不含任何重金屬與稀有金屬，是無毒、無污染的綠色環保電池。它使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料，碳作為負極材料，單體額定電壓為3.2V，充電截止電壓約為3.6V~3.65V;通過串并實現所要求的電壓和容量。

　　鋰電池組

　　磷酸鐵鋰單體電池的主要性能指標：

　　標稱容量 -- 單位Ah或mAh

　　標稱電壓 -- 約在3.2V

　　充電終止電壓 -- 約在3.55V~3.6V

　　放電終止電壓 -- 約在2V~2.5V

　　內阻 -- 約<20mΩ

　　電池的循環次數 -- 一般>3000次

　　自放電率 -- 約在5%~8%

　　鋰電池在應用時還應包含BMS(Battery Management System)，即電池管理系統。BMS系統一般包含中央控制單元、采集單元、顯示單元、數據記錄單元及外擴展單元幾部分。

　　BMS的主要功能有：

　　1.單體電池參數監測

　　2.SOC(荷電狀態)計算

　　3.溫度監測及管理

　　4.電池能量均衡控制

　　5.故障診斷告警

　　6.信息顯示

　　7.數據記錄

　　8.與上位機通訊

　　3 儲能蓄電池的選型

　　很多客戶在實際的系統設計中，對如何選擇合適的儲能電池依舊存在困惑，可從以下三個方面進行選型。

　　光伏離網儲能系統

　　鉛酸電池 or 鋰電池

　　首先，蓄電池在儲能系統中占比重高，對于同時支持鉛酸電池和鋰電池的儲能逆變器而言，選擇哪個，取決于投資意愿、項目類型、項目所在地、質保要求等。鋰電池的能量密度(ρ=E/V)更高，約為鉛酸電池的6～7倍，體積更小、重量更輕，循環壽命長，是鉛酸電池1.5～5倍。所以，一般儲能機廠家提供質保的電池，都是鋰電池。但是，鋰電池在低溫條件性能相對更差，同時價格也比較高，通常是鉛酸電池的2~4倍以上。

　　容量選擇

　　其次，蓄電池的容量選擇，最主要還是依據使用者的蓄電需求來定，同時要兼顧系統容量。例如，某用戶需求儲存的電量為30kWh/日，他安裝的是一套3KW的離網儲能系統，且無市電互補，那么，他的這組蓄電池就至少需要2天以上才能達到滿充狀態;遇到持續陰雨的季節可能長期不能充滿。這種情況在系統設計階段就需要考慮到多種因素的制約，加大光伏組件安裝容量、增加儲能控制設備輸出容量。鉛酸電池的規格一把表示為“xxx V/ xxx Ah”,例如常見12V/100Ah，其單塊容量就是12×100=1200VAh=1200Wh=1.2KWh，即1.2度電，如果需求30KWh的蓄電量，大約就需要30÷1.2=25塊。而對于鋰電池，一般可直接按其單個PACK容量來選，如單個PACK為2.56KWh的電池包，2個包就是5.12KWh，10個就是25.6KWh。

　　高壓電池 or 低壓電池

　　儲能逆變器有高壓(HV)系列，也有低壓(LV)系列，相應地，蓄電池也就有高壓和低壓之分。一般單相輸出的儲能機搭配低壓電池，端電壓約在48V~52V。此時如果選用的是鉛酸電池，可通過4個12V串聯達到48V;如果鋰電池可直接選擇電壓等級為48V的電池包;三相的并離網一體(Hybrid)儲能機可搭配高壓蓄電池，電壓約在100V~550V;更大功率的一體機，其電池電壓更高，如古瑞瓦特WIT -H系列并離網一體機，其額定電池電壓為768V，電壓范圍可達600V~1000V，串并方法與低壓電池類似。

　　總結：

　　通過以上內容我們可以看出，鉛酸電池和鋰電池各有利弊，總體來說鋰電池相對高端一些，但它的價格也貴，目前在海外的歐美及澳洲市場應用更多一些。新能源是趨勢，龐大的市場需求會成為技術快速發展的不竭動力，相信不久的將來鋰電池的價格會到達大眾所接受的區間，包括新能源汽車、光伏儲能系統、便攜式電源等諸多領域都將從中受益。