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先進鉛碳儲能系統有效改善電網的傳輸

鉅大LARGE  |  點擊量:890次  |  2020年07月08日  

導讀:傳統上鉛酸電池的用途基本上是供應后備電力,并且根據位置供應電力調節。在典型的應用中,電池的實際用途(放電)是非經常性的,它在大部份服務時間是處於浮充狀態。


關鍵字儲能先進鉛碳儲能系統閥控式鉛酸電池電網傳輸


1.引言


傳統上鉛酸電池的用途基本上是供應后備電力,并且根據位置供應電力調節。在典型的應用中,電池的實際用途(放電)是非經常性的,它在大部份服務時間是處於浮充狀態。


然而,大型電網級儲能系統是較近似於循環使用的重復充放電操作。在這些應用中,與其他儲能系統比較,傳統備用技術顯得不足。就算設計為循環應用的鉛酸電池,都達不到其他技術方法的使用壽命和成本。


隨著鉛碳技術商品化的發展,減少或消除了很多傳統鉛酸電池系統的限制。基於鉛碳電池的不飽和充電可行性和循環使用時電極的穩定技術,而又不新增成本,所以可提高它在這些系統應用的可能性。


先進鉛碳儲能系統(ALCESS)是特別適合上升中的可再生能源電網傳輸。一般來說,電網堵塞是限制了低成本的再生能源將電流送往負載。減少傳輸的瓶頸堵塞,是改善低成本再生發電向城市地區供電最有效的方法。


在這種應用中,先進鉛碳儲能系統(ALCESS)安裝在堵塞的地方,當有緊急事故時,它供應備用儲備能源,因此,使事故后的堵塞點減低所要新增的容量。當ALCESS作周期性的部署,緊急事故時,能使系統營運者可利用較大份額的堵塞點傳輸容量。因此,減低了安裝地點的堵塞和促進低成本的再生能源的使用。這系統也可以供應緊急儲備電力、峰價銷售和其他市場功能,以補償系統的資金成本。


先進鉛碳儲能系統的這種應用,好處是相對成本低、建構性、系統流動性和可靠性。至于使用壽命是隨著技術成熟而成為系統明顯的好處,系統的大部份是來自成熟的技術。


2.鉛碳技術


在典型的后備電源應用方面,最基本的失效模式是正極由于腐蝕而退化。然而,應用在該方法則涉及附加高循環壽命的要求、溫度和不飽和充電的(pSoC)操作,重要的失效模式是在于負極。目前,閥控電池負極使用一定數量的添加劑,以改進電池的性能和壽命。添加木質素磺酸鹽以保持負極活性物質(NAM)的高表面積來改進使用。添加硫酸鋇是供應反應物(硫酸鉛)的集結位置,阻止大型結晶的形成。大型結晶的有限表面積在充電時很難轉回為鉛。最后,加入炭黑是新增電池板的傳導性以改進充電的接受性。在業內也有加入其他添加劑,這三種材料是構成壓倒性的重要添加劑。


在這里所提出的應用,目前設計的電極在應用初期可供應很好的效果,但當系統持續運行時,會迅速退化。退化原因和結構已很清楚。不飽和充電(pSoC),負電極是包含不同荷電狀態而約百分之幾的活性物質轉為硫酸鉛,這些硫酸鉛隨著時間的推移而再結晶,轉變成通常所說的硬硫酸鹽(hardsulfate)。這些結晶成為優先結晶生長的結點。這些出現的硫酸鹽結晶在再充電時都很難轉回成鉛,并且隨著時間推移,有越來越多的硫酸鉛形成,使容量不斷退化。除此之外,不飽和充電操作(pSoC),負極還限制了充電電流量。在脈沖充電操作時,電流重要使電解水變成氫氣溢出。從而導致電池乾涸及隨著時間的推移而減少容量。


3.碳/鉛混合負極板和高性能正極板


C&D的解決方法是為高循環不飽和充電(pSoC)而設計,運用混合鉛碳負極板和以設計先進活性物質化成法的正極板。結果是得到一個適合這類應用性能優越的電池。


從上圖可見,運用了混合鉛碳技術的負極和專利活性物質的正極在不飽和充電(pSoC)操作,正負極的傳統故障模式均可以排除,電池的循環壽命提升10倍。另外,使電池充電更快。


該方法的技術優點如下:


①把電力和能量組合在同一個電池上;


②材料和制造成本低;


③基于已證實可靠的電池制造程序,可以用現成的閥控電池同樣的生產設備;


④基于C&DTFA的生產線可得到10年壽命的蓄電池設計。


4.總結


鉛碳使用在可再生能源傳輸方面新增傳輸運用的優點如下:


①在傳輸應用上,鉛碳技術供應比其他能源儲存系統最有效的解決方法。


②先進鉛碳儲能系統(ALCESS)是允許根據堵塞點的改變,將系統移動調遷。


③新增循環壽命允許系統供應緊急備用電源和峰價銷售,除電力傳輸外,不要預算系統的余量,減低成本和新增用途。


④鉛碳電池生產用95%可回收材料,在使用終結時可充份地再循環。


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