DKSESS 100KW خارج الشبكة / الهجينة الكل في نظام طاقة شمسية واحد

مقارنة البطاريات في نظام تخزين الطاقة
تخزين الطاقة من نوع البطارية هو تخزين الطاقة الكيميائية.يمكن تقسيمها إلى بطارية حمض الرصاص ، وبطارية الليثيوم ، وبطارية النيكل الهيدروجين ، وبطارية تدفق السائل (بطارية الفاناديوم) ، وبطارية كبريت الصوديوم ، وبطارية الرصاص الكربوني ، وما إلى ذلك وفقًا لنوع البطارية المختارة.

1. بطارية الرصاص الحمضية
تشمل بطاريات الرصاص الحمضية الغروانية والسائلة (ما يسمى ببطارية حمض الرصاص العادية).يتم استخدام هذين النوعين من البطاريات وفقًا لمناطق مختلفة.تتميز البطارية الغروانية بمقاومة قوية للبرودة ، وكفاءة الطاقة العاملة فيها أفضل بكثير من البطارية السائلة عندما تكون درجة الحرارة أقل من 15 درجة مئوية ، وأداء العزل الحراري ممتاز.

تعد بطارية حمض الرصاص الغروانية تحسينًا لبطارية حمض الرصاص الشائعة مع إلكتروليت سائل.يستخدم المنحل بالكهرباء الغرواني ليحل محل المنحل بالكهرباء حامض الكبريتيك ، وهو أفضل من البطارية الشائعة من حيث السلامة وسعة التخزين وأداء التفريغ وعمر الخدمة.تتبنى بطارية الرصاص الحمضية الغروية المنحل بالكهرباء الهلامي ، ولا يوجد سائل حر بالداخل.تحت نفس الحجم ، يتمتع المنحل بالكهرباء بسعة كبيرة وسعة حرارية كبيرة وقدرة قوية على تبديد الحرارة ، والتي يمكن أن تتجنب ظاهرة الهروب الحراري للبطاريات العامة ؛تآكل لوحة القطب ضعيف بسبب انخفاض تركيز المنحل بالكهرباء ؛التركيز موحد ولا يوجد طبقية بالكهرباء.

بطارية حمض الرصاص العادية هي نوع من البطاريات التي يتكون قطبها الكهربائي بشكل أساسي من الرصاص وأكسيده ، والإلكتروليت عبارة عن محلول حمض الكبريتيك.في حالة تفريغ بطارية الرصاص الحمضية ، يكون المكون الرئيسي للقطب الموجب هو ثاني أكسيد الرصاص ، والمكون الرئيسي للقطب السالب هو الرصاص ؛في حالة الشحن ، المكونات الرئيسية للأقطاب الموجبة والسالبة هي كبريتات الرصاص.الجهد الاسمي لبطارية الرصاص الحمضية ذات الخلية الواحدة هو 2.0 فولت ، ويمكن تفريغها إلى 1.5 فولت وشحنها إلى 2.4 فولت ؛في التطبيق ، غالبًا ما تستخدم ست بطاريات حمض الرصاص أحادية الخلية في سلسلة لتشكيل بطارية حمض الرصاص الاسمية بجهد 12 فولت ، بالإضافة إلى 24 فولت ، 36 فولت ، 48 فولت ، إلخ.

تشمل مزاياها بشكل أساسي: الختم الآمن ، ونظام إطلاق الهواء ، والصيانة البسيطة ، وعمر الخدمة الطويل ، والجودة المستقرة ، والموثوقية العالية ، وعدم الحاجة إلى الصيانة ؛العيب هو أن تلوث الرصاص كبير وكثافة الطاقة منخفضة (أي ثقيلة للغاية).

2. بطارية الليثيوم
"بطارية الليثيوم" هي نوع من البطاريات بمعدن الليثيوم أو سبيكة الليثيوم كمادة مهبطية ومحلول إلكتروليت غير مائي.وهي مقسمة إلى فئتين: بطارية معدن الليثيوم وبطارية ليثيوم أيون.

تستخدم بطارية الليثيوم المعدنية بشكل عام ثاني أكسيد المنغنيز كمادة مهبطية ، أو الليثيوم المعدني أو سبائكه المعدنية كمواد كاثودية ، ويستخدم محلول إلكتروليت غير مائي.تستخدم بطاريات أيون الليثيوم عمومًا أكاسيد معدنية من سبائك الليثيوم كمواد كاثودية ، والجرافيت كمواد مهبطية ، وإلكتروليتات غير مائية.لا تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على الليثيوم المعدني ويمكن إعادة شحنها.بطارية الليثيوم التي نستخدمها في تخزين الطاقة هي بطارية ليثيوم أيون ، يشار إليها باسم "بطارية الليثيوم".

تشمل بطاريات الليثيوم المستخدمة في نظام تخزين الطاقة بشكل أساسي: بطارية ليثيوم فوسفات الحديد وبطارية ليثيوم ثلاثية وبطارية منغنات الليثيوم.تتميز البطارية المفردة بجهد عالٍ ، ونطاق درجة حرارة عمل واسع ، وطاقة وكفاءة عالية ، ومعدل تفريغ ذاتي منخفض.يمكن تحسين السلامة والحياة باستخدام دوائر الحماية والمعادلة.لذلك ، نظرًا لمزايا وعيوب البطاريات المختلفة ، أصبحت بطاريات الليثيوم الخيار الأول لمحطات تخزين الطاقة نظرًا لسلسلتها الصناعية الناضجة نسبيًا وأمانها وموثوقيتها وصداقتها للبيئة.

مزاياه الرئيسية هي: عمر خدمة طويل ، كثافة طاقة تخزين عالية ، وزن خفيف وقدرة قوية على التكيف ؛العيوب هي ضعف السلامة ، سهولة الانفجار ، التكلفة العالية وظروف الاستخدام المحدودة.

فوسفات الحديد الليثيوم
تشير بطارية فوسفات الحديد الليثيوم إلى بطارية أيون الليثيوم التي تستخدم فوسفات الحديد الليثيوم كمادة الكاثود.تشتمل مواد الكاثود لبطاريات الليثيوم أيون بشكل أساسي على كوبونات الليثيوم ، ومنغنات الليثيوم ، وأكسيد نيكل الليثيوم ، والمواد الثلاثية ، وفوسفات حديد الليثيوم ، وما إلى ذلك.

ظهر فوسفات الحديد الليثيوم كمادة بطارية طاقة الليثيوم فقط في السنوات الأخيرة.في عام 2005 تم تطوير بطارية ليثيوم فوسفات الحديد ذات السعة الكبيرة في الصين.أداء السلامة ودورة الحياة لا مثيل لهما مع المواد الأخرى.يبلغ عمر دورة الشحن والتفريغ 1C 2000 مرة.الجهد الزائد لبطارية واحدة هو 30 فولت ، والتي لن تحترق ولن تنفجر.من السهل استخدام بطاريات ليثيوم أيون ذات السعة الكبيرة المصنوعة من مواد كاثود فوسفات الحديد الليثيوم في سلسلة لتلبية احتياجات الشحن والتفريغ المتكرر للسيارات الكهربائية.

فوسفات الحديد الليثيوم غير سام ، وخالي من التلوث ، وآمن ، ومواد خام ذات مصادر واسعة ، ورخيصة ، وطويلة العمر ، ومزايا أخرى.إنها مادة كاثود مثالية للجيل الجديد من بطاريات الليثيوم أيون.بطارية فوسفات الحديد الليثيوم لها عيوبها أيضًا.على سبيل المثال ، كثافة الدك لمواد كاثود فوسفات الحديد الليثيوم صغيرة ، وحجم بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ذات السعة المتساوية أكبر من بطاريات الليثيوم أيون مثل كوبونات الليثيوم ، لذلك ليس لها مزايا في البطاريات الصغيرة.

نظرًا للخصائص المتأصلة في فوسفات حديد الليثيوم ، فإن أدائه في درجات الحرارة المنخفضة يكون أدنى من مواد الكاثود الأخرى مثل منجنات الليثيوم.بشكل عام ، بالنسبة لخلية واحدة (لاحظ أنها خلية مفردة وليست حزمة بطارية) ، قد يكون أداء درجة الحرارة المنخفضة المقاسة لحزمة البطارية أعلى قليلاً ،

يرتبط هذا بظروف تبديد الحرارة) ، ومعدل الاحتفاظ بالسعة حوالي 60 ~ 70٪ عند 0 ، و 40 ~ 55٪ عند - 10 ℃ ، و 20 ~ 40٪ عند - 20 ℃.من الواضح أن أداء درجة الحرارة المنخفضة لا يمكن أن يلبي متطلبات استخدام مصدر الطاقة.في الوقت الحاضر ، قامت بعض الشركات المصنعة بتحسين أداء درجات الحرارة المنخفضة لفوسفات حديد الليثيوم من خلال تحسين نظام الإلكتروليت ، وتحسين صيغة القطب الموجب ، وتحسين أداء المواد وتحسين تصميم هيكل الخلية.

بطارية ليثيوم ثلاثية
تشير بطارية الليثيوم البوليمرية الثلاثية إلى بطارية الليثيوم التي تكون مادتها الكاثودية هي مادة الكاثود الثلاثية من نيكل الليثيوم والكوبالت (Li (NiCoMn) O2).مادة الكاثود المركب الثلاثية مصنوعة من ملح النيكل وملح الكوبالت وملح المنغنيز كمواد خام.يمكن تعديل نسبة النيكل والكوبالت والمنغنيز في بطارية ليثيوم بوليمر ثلاثية وفقًا للاحتياجات الفعلية.تتمتع البطارية ذات المادة الثلاثية مثل الكاثود بأمان عالي مقارنة ببطارية الليثيوم الكوبالت ، لكن جهدها منخفض جدًا.

مزاياه الرئيسية هي: أداء دورة جيد ؛العيب هو أن الاستخدام محدود.ومع ذلك ، بسبب تشديد السياسات المحلية بشأن بطاريات الليثيوم الثلاثية ، يميل تطوير بطاريات الليثيوم الثلاثية إلى التباطؤ.

بطارية منغنات الليثيوم
تعد بطارية منغنات الليثيوم واحدة من أكثر مواد كاثود الليثيوم أيون الواعدة.بالمقارنة مع مواد الكاثود التقليدية مثل كوبونات الليثيوم ، فإن منغنات الليثيوم لها مزايا الموارد الغنية ، والتكلفة المنخفضة ، وعدم التلوث ، والسلامة الجيدة ، والأداء المضاعف الجيد ، إلخ. إنها مادة كاثودية مثالية لبطاريات الطاقة.ومع ذلك ، فإن أدائها الضعيف لدورتها واستقرارها الكهروكيميائي يحدان بشكل كبير من تصنيعها.منغنات الليثيوم تشمل بشكل أساسي منغنات الليثيوم الإسبنيل ومنغنات الليثيوم ذات الطبقات.منغنات الليثيوم الإسبنيل له هيكل مستقر ويسهل تحقيق الإنتاج الصناعي.منتجات السوق اليوم كلها من هذا الهيكل.ينتمي منغنات الليثيوم الإسبنيل إلى نظام بلوري مكعب ، ومجموعة فضاء Fd3m ، والقدرة النظرية المحددة هي 148mAh / g.بسبب هيكل النفق ثلاثي الأبعاد ، يمكن فك أيونات الليثيوم بشكل عكسي من شبكة الإسبينيل دون التسبب في انهيار الهيكل ، لذلك فهي تتمتع بأداء تكبير واستقرار ممتازين.

3. بطارية NiMH
بطارية NiMH هي نوع من البطاريات ذات أداء جيد.المادة الفعالة الإيجابية لبطارية النيكل الهيدروجين هي Ni (OH) 2 (تسمى NiO Electode) ، والمادة الفعالة السلبية هي هيدريد المعدن ، وتسمى أيضًا سبيكة تخزين الهيدروجين (تسمى قطب تخزين الهيدروجين) ، والإلكتروليت هو 6 مول / لتر محلول هيدروكسيد البوتاسيوم.

تنقسم بطارية هيدريد معدن النيكل إلى بطارية هيدريد معدن النيكل ذات الجهد العالي وبطارية هيدريد معدن النيكل ذات الجهد المنخفض.

تتميز بطارية هيدريد معدن النيكل ذات الجهد المنخفض بالخصائص التالية: (1) جهد البطارية هو 1.2 ~ 1.3 فولت ، وهو ما يعادل بطارية النيكل والكادميوم ؛(2) كثافة طاقة عالية ، أكثر من 1.5 مرة من بطارية النيكل والكادميوم ؛(3) الشحن والتفريغ السريع ، أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة ؛(4) قابل للإغلاق ، شحن زائد قوي ومقاومة التفريغ ؛(5) لا يوجد توليد بلوري شجيري ، والذي يمكن أن يمنع ماس كهربائى في البطارية ؛(6) آمنة وموثوقة ، لا تلوث للبيئة ، لا يوجد تأثير للذاكرة ، إلخ.

تتميز بطارية النيكل والهيدروجين ذات الجهد العالي بالخصائص التالية: (1) موثوقية قوية.إنه يتمتع بحماية جيدة من التفريغ الزائد والحماية من الشحن الزائد ، ويمكنه تحمل معدل تفريغ الشحن العالي وليس له تكوين التغصنات.لديها خاصية محددة جيدة.تبلغ سعة كتلتها المحددة 60A · h / kg ، وهي 5 أضعاف سعة بطارية النيكل والكادميوم.(2) دورة حياة طويلة ، تصل إلى آلاف المرات.(3) مختومة بالكامل ، صيانة أقل.(4) أداء درجات الحرارة المنخفضة ممتاز ، ولا تتغير السعة بشكل ملحوظ عند - 10 ℃.

المزايا الرئيسية لبطارية NiMH هي: كثافة الطاقة العالية ، وسرعة الشحن والتفريغ السريع ، والوزن الخفيف ، وعمر الخدمة الطويل ، وعدم وجود تلوث بيئي ؛العيوب هي تأثير الذاكرة الطفيف ، والمزيد من مشاكل الإدارة ، وسهولة تشكيل فاصل بطارية واحد.

4. خلية التدفق
بطارية تدفق السائل هي نوع جديد من البطاريات.بطارية تدفق السائل هي بطارية عالية الأداء تستخدم المنحل بالكهرباء الموجب والسالب للفصل والتدوير بشكل منفصل.تتميز بخصائص السعة العالية ومجال التطبيق الواسع (البيئة) وعمر الدورة الطويل.إنه منتج طاقة جديد في الوقت الحاضر.

تُستخدم بطارية تدفق السائل عمومًا في نظام محطة طاقة تخزين الطاقة ، والتي تتكون من وحدة مكدس ، ومحلول إلكتروليت ، ووحدة تخزين وإمداد بمحلول إلكتروليت ، ووحدة تحكم وإدارة ، وما إلى ذلك. يتكون القلب من كومة و (يتكون المكدس من عشرات الخلايا لتفاعل تقليل الأكسدة) وخلية واحدة للشحن والتفريغ وفقًا لمتطلبات محددة في السلسلة ، وهيكلها مشابه لمكدس خلايا الوقود.

بطارية تدفق الفاناديوم هي نوع جديد من معدات تخزين الطاقة وتخزين الطاقة.لا يمكن استخدامه فقط كجهاز تخزين طاقة داعم لعمليات توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، ولكن يمكن استخدامه أيضًا لحلاقة الذروة لشبكة الطاقة لتحسين استقرار شبكة الطاقة وضمان أمن شبكة الطاقة.مزاياها الرئيسية هي: التصميم المرن ، دورة الحياة الطويلة ، أوقات الاستجابة السريعة ، وعدم وجود انبعاثات ضارة ؛العيب هو أن كثافة الطاقة تختلف اختلافا كبيرا.

5. بطارية كبريت الصوديوم
تتكون بطارية كبريت الصوديوم من قطب موجب ، قطب سالب ، إلكتروليت ، غشاء وقشرة.على عكس البطاريات الثانوية العادية (بطاريات الرصاص الحمضية ، بطاريات النيكل والكادميوم ، إلخ) ، تتكون بطارية كبريت الصوديوم من قطب مصهور وإلكتروليت صلب.المادة الفعالة للقطب السالب هي الصوديوم المعدني المنصهر ، والمادة الفعالة للقطب الموجب هي الكبريت السائل وعديد كبريتيد الصوديوم المنصهر.البطارية الثانوية مع معدن الصوديوم كقطب سالب والكبريت كقطب موجب وأنبوب خزفي كفاصل إلكتروليت.تحت درجة عمل معينة ، يمكن لأيونات الصوديوم أن تتفاعل بشكل عكسي مع الكبريت من خلال غشاء المنحل بالكهرباء لتكوين إطلاق للطاقة وتخزينها.

كنوع جديد من مصادر الطاقة الكيميائية ، تم تطوير هذا النوع من البطاريات بشكل كبير منذ ظهورها.بطارية كبريت الصوديوم صغيرة الحجم وكبيرة السعة وطويلة العمر وذات كفاءة عالية.يستخدم على نطاق واسع في تخزين الطاقة الكهربائية مثل حلاقة الذروة وتعبئة الوادي وإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ وتوليد طاقة الرياح.

مزاياها الرئيسية هي كما يلي: 1) لديها طاقة نوعية أعلى (أي الطاقة الكهربائية الفعالة لكل وحدة كتلة أو وحدة حجم البطارية).تبلغ طاقتها النظرية المحددة 760Wh / Kg ، والتي تجاوزت بالفعل 150Wh / Kg ، 3-4 مرات من بطارية الرصاص الحمضية.2) في نفس الوقت ، يمكنها التفريغ بتيار كبير وطاقة عالية.يمكن أن تصل كثافة تيار التفريغ بشكل عام إلى 200-300 مللي أمبير / سم 2 ، ويمكن أن تطلق 3 أضعاف طاقتها الكامنة في لحظة ؛3) كفاءة عالية في الشحن والتفريغ.

تحتوي بطارية كبريت الصوديوم أيضًا على عيوب.درجة حرارة التشغيل هي 300-350 ℃ ، لذلك تحتاج البطارية للتسخين والاحتفاظ بالدفء أثناء التشغيل.ومع ذلك ، يمكن حل هذه المشكلة بشكل فعال باستخدام تقنية العزل الحراري الفراغي عالية الأداء.

6. بطارية كربون الرصاص
بطارية الرصاص الكربونية هي نوع من بطاريات الرصاص الحمضية السعوية ، وهي تقنية تطورت من بطارية حمض الرصاص التقليدية.يمكنه تحسين عمر بطارية الرصاص الحمضية بشكل كبير عن طريق إضافة الكربون النشط إلى القطب السالب للبطارية.

تعد بطارية الرصاص الكربونية نوعًا جديدًا من البطاريات الفائقة ، والتي تجمع بين بطارية الرصاص الحمضية والمكثف الفائق: فهي لا تمنحك مزايا الشحن الفوري ذو السعة الكبيرة للمكثف الفائق ، بل تمنحك أيضًا ميزة الطاقة المحددة لبطارية الرصاص الحمضية ، وتتمتع بأداء شحن وتفريغ جيد جدًا - يمكن شحنها بالكامل في 90 دقيقة (إذا تم شحن بطارية الرصاص الحمضية وتفريغها بهذه الطريقة أقل من 30 مرة).علاوة على ذلك ، نظرًا لإضافة الكربون (الجرافين) ، يتم منع ظاهرة كبريتات القطب السالب ، مما يحسن عامل فشل البطارية في الماضي ويطيل عمر البطارية.

بطارية الكربون الرصاص عبارة عن مزيج من المكثف الفائق غير المتماثل وبطارية حمض الرصاص في شكل اتصال داخلي متوازي.كنوع جديد من البطاريات الفائقة ، تعد بطارية الرصاص الكربونية مزيجًا من تقنيات بطارية الرصاص الحمضية والمكثف الفائق.إنها بطارية تخزين طاقة مزدوجة الوظيفة مع خصائص سعوية وخصائص بطارية.لذلك ، فهو لا يعطي فقط الاستفادة الكاملة من مزايا الشحن الفوري للمكثف الفائق بسعة كبيرة ، ولكنه يوفر أيضًا تشغيلًا كاملاً لمزايا الطاقة لبطاريات الرصاص الحمضية ، والتي يمكن شحنها بالكامل في غضون ساعة.لديها أداء شحن وتفريغ جيد.نظرًا لاستخدام تكنولوجيا الكربون الرصاص ، فإن أداء بطارية الرصاص الكربوني أعلى بكثير من أداء بطارية الرصاص الحمضية التقليدية ، والتي يمكن استخدامها في مركبات الطاقة الجديدة ، مثل السيارات الكهربائية الهجينة والدراجات الكهربائية وغيرها من المجالات ؛يمكن استخدامه أيضًا في مجال تخزين الطاقة الجديدة ، مثل توليد طاقة الرياح وتخزين الطاقة.