DKSESS 100 кВт аўтаномная/гібрыдная сістэма сонечнай энергіі "ўсё ў адным"

Параўнанне акумулятараў у сістэме назапашвання энергіі
Тып акумулятара - гэта хімічны акумулятар энергіі. У залежнасці ад тыпу абранага акумулятара яго можна падзяліць на свінцова-кіслотныя акумулятары, літыевыя акумулятары, нікель-вадародныя акумулятары, вадкасныя акумулятары (ванадыевыя акумулятары), натрыева-серныя акумулятары, свінцова-вугальныя акумулятары і г.д.

1. Свінцова-кіслотны акумулятар
Свінцова-кіслотныя акумулятары бываюць калоіднымі і вадкімі (так званыя звычайныя свінцова-кіслотныя акумулятары). Гэтыя два тыпы акумулятараў выкарыстоўваюцца ў залежнасці ад рэгіёнаў. Калоідны акумулятар мае высокую марозаўстойлівасць, яго энергаэфектыўнасць значна лепшая, чым у вадкага акумулятара пры тэмпературы ніжэй за 15°C, а таксама мае выдатныя цеплаізаляцыйныя характарыстыкі.

Калоідны свінцова-кіслотны акумулятар — гэта ўдасканаленне звычайнага свінцова-кіслотнага акумулятара з вадкім электралітам. Калоідны электраліт выкарыстоўваецца замест сернакіслотнага электраліта, што лепш за звычайны акумулятар з пункту гледжання бяспекі, ёмістасці захоўвання, прадукцыйнасці разраду і тэрміну службы. У калоідным свінцова-кіслотным акумулятары выкарыстоўваецца гелевы электраліт, і ўнутры няма свабоднай вадкасці. Пры тым жа аб'ёме электраліт мае вялікую ёмістасць, вялікую цеплаёмістасць і моцную здольнасць рассейваць цяпло, што дазваляе пазбегнуць з'явы цеплавога ўцёку, характэрнай для звычайных акумулятараў; карозія электроднай пласціны слабая з-за нізкай канцэнтрацыі электраліта; канцэнтрацыя раўнамерная, і няма стратыфікацыі электраліта.

Звычайны свінцова-кіслотны акумулятар — гэта тып акумулятара, электрод якога ў асноўным складаецца са свінцу і яго аксіду, а электралітам — раствор сернай кіслаты. У стане разраду свінцова-кіслотнага акумулятара асноўным кампанентам дадатнага электрода з'яўляецца дыяксід свінцу, а адмоўнага — свінец. У стане зарадкі асноўнымі кампанентамі дадатнага і адмоўнага электродаў з'яўляюцца сульфат свінцу. Намінальнае напружанне аднаэлементнага свінцова-кіслотнага акумулятара складае 2,0 В, яго можна разрадзіць да 1,5 В і зарадзіць да 2,4 В. У практыцы шэсць аднаэлементных свінцова-кіслотных акумулятараў часта выкарыстоўваюцца паслядоўна для стварэння свінцова-кіслотнага акумулятара намінальным напружаннем 12 В, а таксама 24 В, 36 В, 48 В і г.д.

Яго перавагі ўключаюць у сябе: бяспечнае ўшчыльненне, сістэму выпуску паветра, простае абслугоўванне, працяглы тэрмін службы, стабільную якасць, высокую надзейнасць і адсутнасць неабходнасці абслугоўвання; Недахопам з'яўляецца вялікае забруджванне свінцом і нізкая шчыльнасць энергіі (гэта значыць занадта вялікая).

2. Літыевая батарэя
«Літыевая батарэя» — гэта тып батарэі з літый-металічным матэрыялам або літыевым сплавам у якасці катоднага матэрыялу і неводным растворам электраліта. Яна падзяляецца на дзве катэгорыі: літый-металічная батарэя і літый-іённая батарэя.

Літый-металічныя акумулятары звычайна выкарыстоўваюць дыяксід марганцу ў якасці катоднага матэрыялу, металічны літый або яго сплаў у якасці катоднага матэрыялу і выкарыстоўваюць неводны раствор электраліта. Літый-іённыя акумулятары звычайна выкарыстоўваюць літыевыя сплаўныя аксіды металаў у якасці катодных матэрыялаў, графіт у якасці катодных матэрыялаў і неводныя электраліты. Літый-іённыя акумулятары не ўтрымліваюць металічны літый і могуць зараджацца. Літыевы акумулятар, які мы выкарыстоўваем для захоўвання энергіі, называецца "літыевым акумулятарам".

Літыевыя акумулятары, якія выкарыстоўваюцца ў сістэмах назапашвання энергіі, у асноўным уключаюць: літыева-жалеза-фасфатныя акумулятары, трайныя літыевыя акумулятары і літыева-манганатныя акумулятары. Адзінкавыя акумулятары маюць высокае напружанне, шырокі дыяпазон рабочых тэмператур, высокую ўдзельную энергію і эфектыўнасць, а таксама нізкі ўзровень самаразраду. Бяспека і тэрмін службы можна палепшыць, выкарыстоўваючы схемы абароны і выраўноўвання. Такім чынам, улічваючы перавагі і недахопы розных акумулятараў, літыевыя акумулятары сталі першым выбарам для электрастанцый назапашвання энергіі дзякуючы іх адносна развітай прамысловай ланцужку, бяспецы, надзейнасці і экалагічнасці.

Яго асноўныя перавагі: працяглы тэрмін службы, высокая шчыльнасць энергіі захоўвання, малая вага і высокая адаптыўнасць; недахопы - нізкая бяспека, лёгкая выбуханебяспека, высокі кошт і абмежаваныя ўмовы выкарыстання.

Літый-фасфат жалеза
Літый-жалезафасфатны акумулятар адносіцца да літый-іённага акумулятара, у якім у якасці катоднага матэрыялу выкарыстоўваецца літый-жалезафасфат. Катодныя матэрыялы літый-іённых акумулятараў у асноўным ўключаюць кобалат літыя, манганат літыя, аксід літыя-нікеля, трайныя матэрыялы, фасфат літыя-жалеза і г.д. Кобалат літыя з'яўляецца катодным матэрыялам, які выкарыстоўваецца ў большасці літый-іённых акумулятараў.

Літый-жалезафасфат як матэрыял для літыевых акумулятараў з'явіўся толькі ў апошнія гады. У 2005 годзе ў Кітаі быў распрацаваны літый-жалезафасфатны акумулятар вялікай ёмістасці. Яго паказчыкі бяспекі і тэрмін службы непараўнальныя з іншымі матэрыяламі. Тэрмін службы зарадкі і разрадкі пры 1C дасягае 2000 цыклаў. Напружанне перазарадкі адной батарэі складае 30 В, таму яна не гарыць, не праколваецца і не выбухае. Літый-іённыя акумулятары вялікай ёмістасці, вырабленыя з літый-жалезафасфатнага катоднага матэрыялу, лягчэй выкарыстоўваць паслядоўна для задавальнення патрэб частай зарадкі і разрадкі электрамабіляў.

Літый-жалезафасфат нетаксічны, не забруджвае навакольнае асяроддзе, бяспечны, шырока распаўсюджаная сыравіна, танны, даўгавечны і мае іншыя перавагі. Ён з'яўляецца ідэальным катодным матэрыялам для літый-іённых акумулятараў новага пакалення. Літый-жалезафасфатныя акумулятары таксама маюць свае недахопы. Напрыклад, шчыльнасць трамбоўкі катоднага матэрыялу літый-жалезафасфатнага акумулятара невялікая, а аб'ём літый-жалезафасфатнага акумулятара пры такой жа ёмістасці большы, чым у літый-іённых акумулятараў, такіх як кобалат літыя, таму ён не мае пераваг у мікрабатарэях.

З-за ўласцівых характарыстык фасфату літыя і жалеза, яго нізкатэмпературныя характарыстыкі саступаюць іншым катодным матэрыялам, такім як манганат літыя. У цэлым, для аднаго элемента (звярніце ўвагу, што гэта адзін элемент, а не акумулятарная батарэя), вымераныя нізкатэмпературныя характарыстыкі акумулятарнай батарэі могуць быць крыху вышэйшымі.

Гэта звязана з умовамі цеплааддачы. Яго каэфіцыент захавання ёмістасці складае каля 60~70% пры 0 ℃, 40~55% пры -10 ℃ і 20~40% пры -20 ℃. Такія нізкатэмпературныя характарыстыкі, відавочна, не могуць задаволіць патрабаванні выкарыстання крыніцы харчавання. У цяперашні час некаторыя вытворцы палепшылі нізкатэмпературныя характарыстыкі фасфату літыя і жалеза, удасканаліўшы сістэму электраліта, палепшыўшы формулу станоўчага электрода, палепшыўшы характарыстыкі матэрыялу і ўдасканаліўшы канструкцыю структуры элемента.

Трайная літыевая батарэя
Трайная палімерная літыевая батарэя адносіцца да літыевай батарэі, катодным матэрыялам якой з'яўляецца літый-нікель-кобальтавы манганат (Li (NiCoMn)O2). Трайная кампазітная катодная батарэя складаецца з солі нікеля, солі кобальту і солі марганцу ў якасці сыравіны. Суадносіны нікеля, кобальту і марганцу ў трайной палімернай літыевай батарэі можна рэгуляваць у залежнасці ад фактычных патрэб. Акумулятар з трайным матэрыялам у якасці катода мае больш высокую бяспеку ў параўнанні з літый-кобальтавай батарэяй, але яго напружанне занадта нізкае.

Яго асноўныя перавагі: добрая цыклічная прадукцыйнасць; недахопам з'яўляецца абмежаванасць выкарыстання. Аднак з-за ўзмацнення жорсткасці ўнутранай палітыкі ў дачыненні да трайных літыевых батарэй развіццё трайных літыевых батарэй мае тэндэнцыю запавольвацца.

Літый-манганатны акумулятар
Літый-манганатныя батарэі з'яўляюцца адным з найбольш перспектыўных літый-іённых катодных матэрыялаў. У параўнанні з традыцыйнымі катоднымі матэрыяламі, такімі як кобалат літыя, манганат літыя мае такія перавагі, як багатыя рэсурсы, нізкі кошт, адсутнасць забруджвання, добрая бяспека, добрыя характарыстыкі памнажэння і г.д. Гэта ідэальны катодны матэрыял для акумулятараў. Аднак яго нізкія цыклічныя характарыстыкі і электрахімічная стабільнасць значна абмяжоўваюць яго прамысловую рэалізацыю. Манганат літыя ў асноўным уключае шпінель-літый-манганат і слаісты манганат літыя. Шпінель-літый-манганат мае стабільную структуру і лёгка рэалізуецца ў прамысловай вытворчасці. Сённяшнія прадукты на рынку маюць такую ​​структуру. Шпінель-літый-манганат належыць да кубічнай крышталічнай сістэмы, прасторавай групы Fd3m, а тэарэтычная ўдзельная ёмістасць складае 148 мАг/г. Дзякуючы трохмернай тунэльнай структуры, іоны літыя могуць зварачальна аддзяляцца ад рашоткі шпінелі, не выклікаючы яе разбурэння, таму ён мае выдатныя характарыстыкі павелічэння і стабільнасць.

3. Нікель-металгідрыдны акумулятар
NiMH-акумулятар - гэта тып акумулятара з добрымі характарыстыкамі. Дадатным актыўным рэчывам нікель-вадароднага акумулятара з'яўляецца Ni (OH)2 (які называецца NiO-электродам), адмоўным актыўным рэчывам - гідрыд металу, які таксама называецца сплавам для захоўвання вадароду (які называецца вадародным электродам для захоўвання вадароду), а электралітам - раствор гідраксіду калію з канцэнтрацыяй 6 моль/л.

Нікель-металгідрыдныя акумулятары падзяляюцца на высокавольтныя нікель-металгідрыдныя акумулятары і нізкавольтныя нікель-металгідрыдныя акумулятары.

Нізкавольтныя нікель-металгідрыдныя акумулятары маюць наступныя характарыстыкі: (1) Напружанне акумулятара складае 1,2~1,3 В, што эквівалентна нікель-кадміевым акумулятарам; (2) Высокая шчыльнасць энергіі, больш чым у 1,5 разы вышэйшая за шчыльнасць нікель-кадміевых акумулятараў; (3) Хуткая зарадка і разрадка, добрыя нізкатэмпературныя характарыстыкі; (4) Герметычнасць, высокая ўстойлівасць да перазарадкі і разрадкі; (5) Адсутнасць утварэння дендрытных крышталяў, што можа прадухіліць кароткае замыканне ў акумулятары; (6) Бяспечныя і надзейныя, не забруджваюць навакольнае асяроддзе, не маюць эфекту памяці і г.д.

Высокавольтны нікель-вадародны акумулятар мае наступныя характарыстыкі: (1) Высокая надзейнасць. Ён мае добрую абарону ад пераразрадкі і перазарадкі, вытрымлівае высокую хуткасць разрадкі і не мае дендрытаў. Мае добрыя ўдзельныя ўласцівасці. Яго ўдзельная масавая ёмістасць складае 60 А · г/кг, што ў 5 разоў больш, чым у нікель-кадміевага акумулятара. (2) Працяглы тэрмін службы, да тысячы разоў. (3) Поўная герметычнасць, менш абслугоўвання. (4) Выдатныя характарыстыкі пры нізкіх тэмпературах, і ёмістасць істотна не змяняецца пры -10 ℃.

Асноўнымі перавагамі нікель-металгідрыдных акумулятараў з'яўляюцца: высокая шчыльнасць энергіі, хуткая зарадка і разрадка, малая вага, працяглы тэрмін службы, адсутнасць забруджвання навакольнага асяроддзя; недахопамі з'яўляюцца невялікі эфект памяці, больш праблем з кіраваннем і лёгкае плаўленне асобнага сепаратара акумулятара.

4. Праточная ячэйка
Вадкасны акумулятар — гэта новы тып акумулятара. Вадкасны акумулятар — гэта высокапрадукцыйны акумулятар, у якім дадатны і адмоўны электраліт падзяляюцца і цыркулююць асобна. Ён мае характарыстыкі высокай ёмістасці, шырокага прымянення (навакольнае асяроддзе) і працяглага тэрміну службы. У цяперашні час гэта новы энергетычны прадукт.

Вадкасныя батарэі звычайна выкарыстоўваюцца ў сістэме назапашвання энергіі на электрастанцыях, якая складаецца з блока стэка, блока захоўвання і падачы раствора электраліта і блока кіравання і г.д. Ядро складаецца з стэка (стэк складаецца з дзясяткаў ячэек для рэакцыі акіслення і аднаўлення) і адной ячэйкі для зарадкі і разрадкі ў адпаведнасці з канкрэтнымі патрабаваннямі, злучаных паслядоўна, і іх структура падобная да структуры стэка паліўных элементаў.

Ванадыевая батарэя — гэта новы тып абсталявання для захоўвання энергіі і назапашвання энергіі. Яна можа выкарыстоўвацца не толькі ў якасці дапаможнай прылады для вытворчасці сонечнай і ветравой энергіі, але і для зніжэння пікавай нагрузкі электрасеткі, каб палепшыць стабільнасць электрасеткі і забяспечыць яе бяспеку. Яе асноўнымі перавагамі з'яўляюцца: гнуткая кампаноўка, працяглы тэрмін службы, хуткі час рэагавання і адсутнасць шкодных выкідаў; Недахопам з'яўляецца тое, што шчыльнасць энергіі моцна вагаецца.

5. Серна-натрыевая батарэя
Серна-натрыевая батарэя складаецца з дадатнага полюса, адмоўнага полюса, электраліта, дыяфрагмы і корпуса. У адрозненне ад звычайных другасных батарэй (свінцова-кіслотных батарэй, нікель-кадміевых батарэй і г.д.), серна-натрыевая батарэя складаецца з расплаўленага электрода і цвёрдага электраліта. Актыўным рэчывам адмоўнага полюса з'яўляецца расплаўлены металічны натрый, а актыўным рэчывам дадатнага полюса - вадкая сера і расплаўлены полісульфід натрыю. Другасная батарэя мае металічны натрый у якасці адмоўнага электрода, серу ў якасці дадатнага электрода і керамічную трубку ў якасці сепаратара электраліта. Пры пэўнай рабочай ступені іёны натрыю могуць зварачальна рэагаваць з серай праз электралітную мембрану, вызваляючы і назапашваючы энергію.

Як новы тып хімічнай крыніцы энергіі, гэты тып акумулятара значна развіўся з моманту свайго з'яўлення. Серна-натрыевыя акумулятары маюць невялікія памеры, вялікую ёмістасць, працяглы тэрмін службы і высокую эфектыўнасць. Яны шырока выкарыстоўваюцца для назапашвання электраэнергіі, напрыклад, для ліквідацыі пікаў і запаўнення западзін, для аварыйнага электразабеспячэння і вытворчасці энергіі ветру.

Яго асноўныя перавагі наступныя: 1) Ён мае больш высокую ўдзельную энергію (г.зн. эфектыўная электрычная энергія на адзінку масы або адзінку аб'ёму акумулятара). Яго тэарэтычная ўдзельная энергія складае 760 Вт·г/кг, што фактычна перавышае 150 Вт·г/кг, што ў 3-4 разы больш, чым у свінцова-кіслотных акумулятараў. 2) У той жа час ён можа разраджацца з вялікім токам і высокай магутнасцю. Шчыльнасць яго разраднага току звычайна можа дасягаць 200-300 мА/см2, і ён можа вызваліць у 3 разы больш энергіі, чым уласцівая яму; 3) Высокая эфектыўнасць зарадкі і разрадкі.

У натрыева-серных акумулятараў таксама ёсць недахопы. Яе працоўная тэмпература складае 300-350 ℃, таму акумулятар трэба награваць і падтрымліваць у цяпле падчас працы. Аднак гэтую праблему можна эфектыўна вырашыць з дапамогай высокапрадукцыйнай тэхналогіі вакуумнай цеплаізаляцыі.

6. Свінцова-вугальны акумулятар
Свінцова-вугальны акумулятар — гэта від ёмістнага свінцова-кіслотнага акумулятара, які з'яўляецца тэхналогіяй, што распрацавана на аснове традыцыйнага свінцова-кіслотнага акумулятара. Ён можа значна палепшыць тэрмін службы свінцова-кіслотнага акумулятара, дадаўшы актыўны вугаль да адмоўнага полюса акумулятара.

Свінцова-вугальны акумулятар — гэта новы тып супербатарэі, які спалучае ў сабе свінцова-кіслотны акумулятар і суперкандэнсатар: ён не толькі выкарыстоўвае перавагі імгненнай зарадкі вялікай ёмістасці суперкандэнсатара, але і выкарыстоўвае ўдзельную энергетычную перавагу свінцова-кіслотнага акумулятара, а таксама мае вельмі добрыя характарыстыкі зарадкі і разрадкі — яго можна цалкам зарадзіць за 90 хвілін (калі свінцова-кіслотны акумулятар зараджаць і разраджаць такім чынам, яго тэрмін службы складае менш за 30 разоў). Акрамя таго, дзякуючы даданню вугляроду (графену) прадухіляецца з'ява сульфатацыі адмоўнага электрода, што зніжае верагоднасць выхаду акумулятара з ладу ў мінулым і падаўжае тэрмін яго службы.

Свінцова-вугляродны акумулятар — гэта сумесь асіметрычнага суперкандэнсатара і свінцова-кіслотнага акумулятара з унутраным паралельным злучэннем. Як новы тып супераккумулятара, свінцова-вугляродны акумулятар уяўляе сабой спалучэнне тэхналогій свінцова-кіслотнага акумулятара і суперкандэнсатара. Гэта акумулятар з падвойнай функцыяй, які мае як ёмістныя характарыстыкі, так і характарыстыкі акумулятара. Такім чынам, ён не толькі дае поўнасцю перавагі імгненнай зарадкі суперкандэнсатара з вялікай ёмістасцю, але і дае поўнасцю энергетычныя перавагі свінцова-кіслотных акумулятараў, якія можна цалкам зарадзіць за гадзіну. Ён мае добрыя характарыстыкі зарадкі і разрадкі. Дзякуючы выкарыстанню тэхналогіі свінцова-вугляроднага акумулятара, прадукцыйнасць свінцова-вугляроднага акумулятара значна пераўзыходзіць прадукцыйнасць традыцыйных свінцова-кіслотных акумулятараў, якія можна выкарыстоўваць у транспартных сродках новай энергіі, такіх як гібрыдныя электрамабілі, электрычныя веласіпеды і іншыя галіны; ён таксама можа выкарыстоўвацца ў галіне новых відаў захоўвання энергіі, такіх як вытворчасць энергіі ветру і захоўванне энергіі.