DKSESS 100KW OFF GRID/HİBRİT TÜMÜ BİR ARADA GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMİ

Enerji depolama sistemindeki pillerin karşılaştırılması
Pil tipi enerji depolama kimyasal enerji depolamadır. Seçilen pil tipine göre kurşun asit pil, lityum pil, nikel hidrojen pil, sıvı akışlı pil (vanadyum pil), sodyum kükürt pil, kurşun karbon pil vb. olarak ayrılabilir.

1. Kurşun asitli akü
Kurşun asitli aküler kolloid ve sıvı (sözde sıradan kurşun asitli akü) içerir. Bu iki tip akü farklı bölgelere göre kullanılır. Kolloid akünün soğuk direnci güçlüdür ve sıcaklık 15 °C'nin altında olduğunda çalışma enerji verimliliği sıvı akününkinden çok daha iyidir ve termal yalıtım performansı mükemmeldir.

Kolloid kurşun-asit akü, sıvı elektrolitli yaygın kurşun-asit aküde bir iyileştirmedir. Kolloid elektrolit, güvenlik, depolama kapasitesi, deşarj performansı ve hizmet ömrü açısından yaygın aküden daha iyi olan sülfürik asit elektrolitinin yerini almak için kullanılır. Kolloid kurşun-asit akü, jel elektrolit kullanır ve içinde serbest sıvı yoktur. Aynı hacim altında, elektrolit büyük kapasiteye, büyük ısı kapasitesine ve genel akülerin termal kaçak fenomenini önleyebilen güçlü ısı dağıtma yeteneğine sahiptir; Elektrot plakasının korozyonu, düşük elektrolit konsantrasyonu nedeniyle zayıftır; Konsantrasyon düzgündür ve elektrolit tabakalaşması yoktur.

Sıradan kurşun-asit akü, elektrodu esas olarak kurşun ve oksidinden yapılmış ve elektrolit sülfürik asit çözeltisi olan bir akü türüdür. Kurşun-asit akünün deşarj durumunda, pozitif elektrodun ana bileşeni kurşun dioksit ve negatif elektrodun ana bileşeni kurşundur; Şarj durumunda, pozitif ve negatif elektrotların ana bileşenleri kurşun sülfattır. Tek hücreli bir kurşun-asit akünün nominal voltajı 2,0 V'dur, bu da 1,5 V'a deşarj edilebilir ve 2,4 V'a şarj edilebilir; Uygulamada, altı tek hücreli kurşun-asit akü genellikle 12 V nominal kurşun-asit akü oluşturmak için seri olarak kullanılır, ayrıca 24 V, 36 V, 48 V vb.

Başlıca avantajları şunlardır: güvenli sızdırmazlık, hava tahliye sistemi, basit bakım, uzun hizmet ömrü, istikrarlı kalite, yüksek güvenilirlik ve bakım gerektirmez; Dezavantajı ise kurşun kirliliğinin büyük ve enerji yoğunluğunun düşük (yani çok ağır) olmasıdır.

2. Lityum pil
"Lityum pil", katot malzemesi olarak lityum metal veya lityum alaşımı ve susuz elektrolit çözeltisi içeren bir pil türüdür. İki kategoriye ayrılır: lityum metal pil ve lityum iyon pil.

Lityum metal pil genellikle katot malzemesi olarak manganez dioksit, katot malzemesi olarak metal lityum veya alaşım metali kullanır ve susuz elektrolit çözeltisi kullanır. Lityum iyon piller genellikle katot malzemesi olarak lityum alaşım metal oksitleri, katot malzemesi olarak grafit ve susuz elektrolitler kullanır. Lityum iyon piller metalik lityum içermez ve şarj edilebilir. Enerji depolamada kullandığımız lityum pil, "lityum pil" olarak adlandırılan bir lityum iyon pildir.

Enerji depolama sisteminde kullanılan lityum piller esas olarak şunları içerir: lityum demir fosfat pil, üçlü lityum pil ve lityum manganat pil. Tek pil yüksek voltaja, geniş çalışma sıcaklığı aralığına, yüksek özgül enerjiye ve verimliliğe ve düşük kendi kendine deşarj oranına sahiptir. Koruma ve dengeleme devreleri kullanılarak güvenlik ve ömür iyileştirilebilir. Bu nedenle, çeşitli pillerin avantajları ve dezavantajları göz önünde bulundurulduğunda, lityum piller nispeten olgun endüstriyel zincirleri, güvenlikleri, güvenilirlikleri ve çevre dostu olmaları nedeniyle enerji depolama santralleri için ilk tercih haline gelmiştir.

Başlıca avantajları: uzun hizmet ömrü, yüksek depolama enerji yoğunluğu, hafiflik ve güçlü adaptasyon kabiliyetidir; Dezavantajları ise zayıf emniyet, kolay patlama, yüksek maliyet ve sınırlı kullanım koşullarıdır.

Lityum demir fosfat
Lityum demir fosfat pil, katot malzemesi olarak lityum demir fosfat kullanan lityum iyon pili ifade eder. Lityum iyon pillerin katot malzemeleri çoğunlukla lityum kobalat, lityum manganat, lityum nikel oksit, üçlü malzemeler, lityum demir fosfat vb. içerir. Lityum kobalat, çoğu lityum iyon pil tarafından kullanılan katot malzemesidir.

Lityum demir fosfat, lityum güç pil malzemesi olarak yalnızca son yıllarda ortaya çıktı. 2005 yılında Çin'de büyük kapasiteli bir lityum demir fosfat pil geliştirildi. Güvenlik performansı ve çevrim ömrü diğer malzemelerle kıyaslanamaz. 1C şarj ve deşarj çevrim ömrü 2000 katına ulaşır. Tek bir pilin aşırı şarj voltajı 30V'dur, bu yanmaz ve delinmez, patlamaz. Lityum demir fosfat katot malzemelerinden yapılmış büyük kapasiteli lityum iyon pillerin, elektrikli araçların sık şarj ve deşarj ihtiyaçlarını karşılamak için seri olarak kullanılması daha kolaydır.

Lityum demir fosfat toksik olmayan, kirlilik içermeyen, güvenli, yaygın olarak temin edilen ham maddelerdir, ucuzdur, uzun ömürlüdür ve diğer avantajlara sahiptir. Yeni nesil lityum iyon piller için ideal bir katot malzemesidir. Lityum demir fosfat pilinin dezavantajları da vardır. Örneğin, lityum demir fosfat katot malzemesinin sıkıştırma yoğunluğu küçüktür ve eşit kapasiteye sahip lityum demir fosfat pilinin hacmi lityum kobalat gibi lityum iyon pillerden daha büyüktür, bu nedenle mikro pillerde hiçbir avantajı yoktur.

Lityum demir fosfatın doğal özellikleri nedeniyle, düşük sıcaklık performansı lityum manganat gibi diğer katot malzemelerinden daha düşüktür. Genel olarak, tek bir hücre için (bir pil paketinden ziyade tek bir hücre olduğunu unutmayın), pil paketinin ölçülen düşük sıcaklık performansı biraz daha yüksek olabilir,

Bu, ısı dağılımı koşullarıyla ilgilidir), kapasite tutma oranı 0 ℃'de yaklaşık %60~70, -10 ℃'de %40~55 ve -20 ℃'de %20~40'tır. Bu kadar düşük sıcaklık performansı açıkça güç kaynağının kullanım gereksinimlerini karşılayamaz. Şu anda, bazı üreticiler elektrolit sistemini iyileştirerek, pozitif elektrot formülünü iyileştirerek, malzeme performansını iyileştirerek ve hücre yapısının tasarımını iyileştirerek lityum demir fosfatın düşük sıcaklık performansını iyileştirmiştir.

Üçlü lityum pil
Üçlü polimer lityum pil, katot malzemesi lityum nikel kobalt manganat (Li (NiCoMn) O2) üçlü katot malzemesi olan lityum pili ifade eder. Üçlü kompozit katot malzemesi, hammadde olarak nikel tuzu, kobalt tuzu ve manganez tuzundan yapılır. Üçlü polimer lityum pildeki nikel, kobalt ve manganez oranı gerçek ihtiyaçlara göre ayarlanabilir. Üçlü malzeme katot olarak kullanılan pil, lityum kobalt pil ile karşılaştırıldığında yüksek güvenliğe sahiptir, ancak voltajı çok düşüktür.

Başlıca avantajları şunlardır: iyi çevrim performansı; Dezavantajı ise kullanımının sınırlı olmasıdır. Ancak, üçlü lityum piller üzerindeki yerel politikaların sıkılaştırılması nedeniyle üçlü lityum pillerin geliştirilmesi yavaşlama eğilimindedir.

Lityum manganat pil
Lityum manganat pil, daha umut verici lityum iyon katot malzemelerinden biridir. Lityum kobalat gibi geleneksel katot malzemeleriyle karşılaştırıldığında, lityum manganat zengin kaynaklar, düşük maliyet, kirlilik olmaması, iyi güvenlik, iyi çoğaltma performansı vb. avantajlara sahiptir. Güç pilleri için ideal bir katot malzemesidir. Ancak, zayıf çevrim performansı ve elektrokimyasal kararlılığı endüstriyelleşmesini büyük ölçüde sınırlar. Lityum manganat esas olarak spinel lityum manganat ve katmanlı lityum manganat içerir. Spinel lityum manganat kararlı bir yapıya sahiptir ve endüstriyel üretimi gerçekleştirmek kolaydır. Günümüzün pazar ürünleri tamamen bu yapıdadır. Spinel lityum manganat kübik kristal sistemine, Fd3m uzay grubuna aittir ve teorik özgül kapasitesi 148mAh/g'dır. Üç boyutlu tünel yapısı nedeniyle, lityum iyonları yapının çökmesine neden olmadan spinel kafesinden geri dönüşümlü olarak çıkarılabilir, bu nedenle mükemmel büyütme performansına ve kararlılığa sahiptir.

3. NiMH pil
NiMH pil, iyi performansa sahip bir pil türüdür. Nikel hidrojen pilinin pozitif aktif maddesi Ni (OH) 2'dir (NiO elektrot olarak adlandırılır), negatif aktif maddesi metal hidrittir, ayrıca hidrojen depolama alaşımı olarak da adlandırılır (hidrojen depolama elektrot olarak adlandırılır) ve elektrolit 6mol/L potasyum hidroksit çözeltisidir.

Nikel metal hidrit pil, yüksek voltajlı nikel metal hidrit pil ve düşük voltajlı nikel metal hidrit pil olmak üzere ikiye ayrılır.

Düşük voltajlı nikel metal hidrit pilin aşağıdaki özellikleri vardır: (1) Pil voltajı 1,2 ~ 1,3 V'dur, bu nikel kadmiyum piline eşdeğerdir; (2) Yüksek enerji yoğunluğu, nikel kadmiyum pilin 1,5 katından fazladır; (3) Hızlı şarj ve deşarj, iyi düşük sıcaklık performansı; (4) Sızdırmaz, güçlü aşırı şarj ve deşarj direnci; (5) Pilde kısa devreyi önleyebilen dendritik kristal oluşumu yok; (6) Güvenli ve güvenilir, çevreyi kirletmez, hafıza etkisi yoktur, vb.

Yüksek voltajlı nikel hidrojen pilinin aşağıdaki özellikleri vardır: (1) Güçlü güvenilirlik. İyi aşırı deşarj ve aşırı şarj korumasına sahiptir, yüksek şarj deşarj oranına dayanabilir ve dendrit oluşumu yoktur. İyi bir özgül özelliğe sahiptir. Özgül kütle kapasitesi 60A · h/kg'dir, bu da nikel kadmiyum pilinin 5 katıdır. (2) Uzun çevrim ömrü, binlerce kata kadar. (3) Tamamen kapalı, daha az bakım. (4) Düşük sıcaklık performansı mükemmeldir ve kapasite -10 ℃'de önemli ölçüde değişmez.

NiMH pillerin başlıca avantajları şunlardır: yüksek enerji yoğunluğu, hızlı şarj ve deşarj hızı, hafiflik, uzun kullanım ömrü, çevre kirliliği olmaması; Dezavantajları ise hafif hafıza etkisi, daha fazla yönetim sorunu ve tek pil ayırıcı eritme işleminin kolay oluşmasıdır.

4. Akış hücresi
Sıvı akışlı pil yeni bir pil türüdür. Sıvı akışlı pil, pozitif ve negatif elektrolitleri ayrı ayrı ayırmak ve dolaştırmak için kullanan yüksek performanslı bir pildir. Yüksek kapasite, geniş uygulama alanı (çevre) ve uzun çevrim ömrü özelliklerine sahiptir. Şu anda yeni bir enerji ürünüdür.

Sıvı akışlı batarya genellikle yığın ünitesi, elektrolit çözeltisi ve elektrolit çözeltisi depolama ve besleme ünitesi, kontrol ve yönetim ünitesi vb.'den oluşan enerji depolama güç istasyonu sisteminde kullanılır. Çekirdek bir yığından (yığın oksidasyon-redüksiyon reaksiyonu için düzinelerce hücreden oluşur) ve seri olarak belirli gereksinimlere göre şarj ve deşarj için tek bir hücreden oluşur ve yapısı bir yakıt hücresi yığınına benzer.

Vanadium akışlı pil, yeni bir güç depolama ve enerji depolama ekipmanı türüdür. Sadece güneş ve rüzgar enerjisi üretim süreçleri için destekleyici bir enerji depolama aygıtı olarak kullanılamaz, aynı zamanda güç şebekesinin tepe tıraşlamasında, güç şebekesinin kararlılığını iyileştirmek ve güç şebekesinin güvenliğini sağlamak için de kullanılabilir. Başlıca avantajları şunlardır: esnek düzen, uzun çevrim ömrü, hızlı yanıt süreleri ve zararlı emisyon olmaması; Dezavantajı ise enerji yoğunluğunun büyük ölçüde değişmesidir.

5. Sodyum kükürt pil
Sodyum kükürtlü pil, pozitif kutup, negatif kutup, elektrolit, diyafram ve kabuktan oluşur. Sıradan ikincil pillerin (kurşun-asit piller, nikel kadmiyum piller, vb.) aksine, sodyum kükürtlü pil erimiş elektrot ve katı elektrolitten oluşur. Negatif kutbun aktif maddesi erimiş metal sodyumdur ve pozitif kutbun aktif maddesi sıvı kükürt ve erimiş sodyum polisülfittir. Negatif elektrot olarak metal sodyum, pozitif elektrot olarak kükürt ve elektrolit ayırıcı olarak seramik tüplü ikincil pil. Belirli bir çalışma derecesi altında, sodyum iyonları elektrolit membranı aracılığıyla kükürtle geri dönüşümlü olarak reaksiyona girerek enerji salınımı ve depolaması oluşturabilir.

Yeni bir kimyasal güç kaynağı türü olarak, bu tür piller ortaya çıktıkları günden bu yana büyük ölçüde geliştirilmiştir. Sodyum kükürt pilleri küçük boyutlu, büyük kapasiteli, uzun ömürlü ve yüksek verimlidir. Tepe tıraşlama ve vadi doldurma, acil durum güç kaynağı ve rüzgar enerjisi üretimi gibi elektrik enerjisi depolamada yaygın olarak kullanılır.

Başlıca avantajları şunlardır: 1) Daha yüksek özgül enerjiye sahiptir (yani, pilin birim kütlesi veya birim hacmi başına etkin elektrik enerjisi). Teorik özgül enerjisi 760Wh/Kg'dır, bu aslında 150Wh/Kg'ı aşmıştır, kurşun-asit pilin 3-4 katıdır. 2) Aynı zamanda, büyük akım ve yüksek güçle deşarj olabilir. Deşarj akım yoğunluğu genellikle 200-300mA/cm2'ye ulaşabilir ve bir anda içsel enerjisinin 3 katını serbest bırakabilir; 3) Yüksek şarj ve deşarj verimliliği.

Sodyum kükürt pilinin de eksiklikleri vardır. Çalışma sıcaklığı 300-350 ℃'dir, bu nedenle pilin çalışma sırasında ısıtılması ve sıcak tutulması gerekir. Ancak bu sorun, yüksek performanslı vakumlu termal yalıtım teknolojisi kullanılarak etkili bir şekilde çözülebilir.

6. Kurşun karbon pil
Kurşun karbon akü, geleneksel kurşun asit aküden geliştirilen bir teknoloji olan kapasitif kurşun asit akü türüdür. Akünün negatif kutbuna aktif karbon eklenerek kurşun asit aküsünün ömrü önemli ölçüde artırılabilir.

Kurşun karbon pil, kurşun asit pil ve süper kapasitörü birleştiren yeni bir süper pil türüdür: sadece süper kapasitörün anında büyük kapasiteli şarjının avantajlarından yararlanmakla kalmaz, aynı zamanda kurşun asit pilin özgül enerji avantajından da yararlanır ve çok iyi şarj ve deşarj performansına sahiptir - 90 dakikada tamamen şarj edilebilir (kurşun asit pil bu şekilde şarj ve deşarj edilirse ömrü 30 kattan azdır). Dahası, karbon (grafen) eklenmesi nedeniyle, negatif elektrotun sülfatlanma olayı önlenir, bu da geçmişte pil arızası faktörünü iyileştirir ve pil ömrünü uzatır.

Kurşun karbon pil, dahili paralel bağlantı biçiminde asimetrik süper kapasitör ve kurşun asit pilin bir karışımıdır. Yeni bir süper pil türü olan kurşun karbon pil, kurşun asit pil ve süper kapasitör teknolojilerinin bir birleşimidir. Hem kapasitif özelliklere hem de pil özelliklerine sahip çift fonksiyonlu bir enerji depolama pilidir. Bu nedenle, yalnızca büyük kapasiteli süper kapasitör anlık güç şarjının avantajlarından tam anlamıyla yararlanmakla kalmaz, aynı zamanda bir saat içinde tamamen şarj edilebilen kurşun asit pillerin enerji avantajlarından da tam anlamıyla yararlanır. İyi şarj ve deşarj performansına sahiptir. Kurşun karbon teknolojisinin kullanımı nedeniyle, kurşun karbon pilin performansı, hibrit elektrikli araçlar, elektrikli bisikletler ve diğer alanlar gibi yeni enerji araçlarında kullanılabilen geleneksel kurşun asit pilin performansından çok daha üstündür; rüzgar enerjisi üretimi ve enerji depolama gibi yeni enerji depolama alanında da kullanılabilir.