什么是储能电池?储能和动力电池的区别有哪些?

   2023-09-30 09:01:40 140
核心提示:1、什么是储能电池?储能电池是由电池储能设备(由单体元件电池包模块电池柜电池储能单元电池储能设备)、PCS及滤波环节所构成的整体。其通过变压器,经由公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)并网的结构如图2.3所示:储能电池是电动汽车的核心部件之一,很大程度决定了电动汽车性能的优劣。储能电池经历了三代发展,分

1、什么是储能电池?

储能电池是由电池储能设备(由单体元件电池包模块电池柜电池储能单元电池储能设备)、PCS及滤波环节所构成的整体。其通过变压器,经由公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)并网的结构如图2.3所示:

储能电池是电动汽车的核心部件之一,很大程度决定了电动汽车性能的优劣。

储能电池经历了三代发展,分别是错蓄电池、碱性电池和燃料电池。其中第一代的铅蓄电池价格低廉,但是充放电次数少、自放电电流大、反应速度慢。

第二代电池是碱性电池,常见的有镍锡电池、镇氧电池、理电池等,其中镍榻电池含有重金属铬,严重污染环境,并且记忆效应较强烈,现在很少使用。在容量体积比方面,镜氢电池高出镜镉电池一倍,并解决了重金属污染的问题,同时其过充过放能力增强,并且记忆效应较徵弱。裡电池相比这两种电池,在性能上更具有优势,具有更高的能量密度,重量优势也很明显,但是成本较高。表1.1列举了的可充电电池的单体性能参数。

第三代电池为燃料电池,利用氢气氧化还原反应产生电能,同时能量密度高于前两代电池,但由于氧气运输、存储、基础建设等问题,同时燃料电池自身无法实现能量回馈,目前还很难实现大规模产业化。

目前广泛使用于电动汽车的储能电池存在以下几点问题:功率密度低、响应速度慢、循环寿命短、充电时间长等,因此无法满足人们对汽车高性能的需求。如果仅通过单一的储能电池达到目标,则一方面储能元件的质量和体积都将急剧增大,无法在汽车有限的空间实现,另一方面,成本也会大幅提升,超出消费者的购买力。

2、储能和动力电池的区别

整体来看,储能电池及动力电池两者在应用场景、性能要求、使用寿命、电池类型、面临的竞争等方面都存在着较大差异。具体区别如下

(1)应用场景方面

储能电池:主要用于调峰调频电力辅助服务、可再生能源并网、微电网、c等领域

动力电池:主要用于电动汽车、电动自行车以及其它电动工具领域

(2)性能要求方面

储能电池:绝大多数储能装置无需移动,因此储能锂电池对于能量密度并没有直接的要求;功率密度,不同的储能场景有不同的要求;电池材料方面,注意膨胀率、能量密度、电极材料性能均匀性等,以追求整个储能设备的长寿命和低成本

动力电池:作为移动电源,对于能量密度和功率密度都有较高的要求

(3)使用寿命方面

储能电池:储能锂电池的循环次数寿命一般要求能够大于3500次

动力电池:动力锂电池的循环次数寿命在1000-2000次

(3)电池类型方面

储能电池:主流电池类型有磷酸铁锂电池和三元锂电池,随着磷酸铁锂电池能量密度问题的解决,磷酸铁锂电池占比逐年提升

动力电池:出于安全和经济的考虑,在选择锂电池组时通常使用磷酸铁锂电池

(4)面临竞争方面

储能电池:面对传统调峰调频技术的成本竞争

动力电池:面临和传统燃油动力源的竞争

除此之外,储能电池与动力电池BMS差异如下

(1)在各自系统中的位置

储能电池:主要与变流器和储能电站调度系统有信息交互关系。一方面,电池管理系统给变流器发送重要状态信息,确定高压电力交互情况;另一方面,电池管理系统给储能电站的调度系统 PCS 发送最全面的监测信息。

动力电池:在高压上,与电动机和充电机都有能量交换关系;在通讯方面,与充电机在充电过程中有信息交互,在全部应用过程中,与整车控制器有最为详尽的信息交互。

(2)硬件逻辑结构

储能电池:硬件一般采用两层或者三层的模式,规模比较大的倾向于三层管理系统。

动力电池:只有一层集中式或者两分布式,基本不会出现三层的情况。小型车主要应用一层集中式电池管理系统。

(3)通讯协议比较

储能电池:与内部的通讯基本都采用CAN协议,但其与外部通讯,外部主要指储能电站调度系统PCS,往往采用互联网协议格式 TCP/IP 协议。

动力电池:电动汽车大环境都采用CAN协议,只是按照电池包内部组件之间使用内部CAN,电池包与整车之间使用整车CAN做区分。

(4)阈值设置

储能电池:部分储能电站地处偏远运输不便,电池的大规模更换比较困难,更注重长寿命及降低故障率,因此工作电流上限值会设置的比较低,不让电芯满负荷工作。对于电芯的能量特性和功率特性要求都不需要特别高,关注性价比。

动力电池:受限于车辆的有限空间,因此系统参数都会参照电池的极限参数进行设置。

(5)SOC估算精度比较

储能电池:储能电池应用环境中的空间大多相对充裕,环境稳定,小偏差在大系统中不易被人感知,因此对 SOC 没有统一要求。

动力电池:对SOC计算能力要求远高于储能BMS,相应的,对单串电池的管理成本也较高。

(6)应用被动均衡条件

储能电池:储能电池模组的规模比较大,多串电池串联,较大的单体电压差将造成整个箱体的容量下降,串联电池越多,其损失的容量越多。从经济效率角度考虑,储能电站很需要充分的均衡,低价的被动均衡很有价值。

动力电池:单体电芯一致性很强的情况下,小容量的电池组更适合被动均衡。

延伸阅读

什么是动力电池?

电池是一种能量转化与存储的装置,其通过不同的反应将化学能或物理能转化为电能。车用动力电池是是车载能量的存储装置,在纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车和插电式混合动力汽车上作为驱动力能源,同时向空调系统、动力转向系统、照明、信号系统、刮水器和喷淋器以及车载娱乐和通讯设备等设施提供电能。

 
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