DKSESS 100KW ŞEBEKE DIŞI/HİBRİT HEPSİ BİR ARADA GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMİ

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

1. Kurşun asitli akü
Kurşun asitli aküler, kolloid ve sıvı (sıradan kurşun asitli akü olarak da bilinir) olmak üzere iki tiptir. Bu iki tip aküler farklı bölgelerde kullanılır. Kolloid aküler güçlü bir soğuk direncine sahiptir ve sıcaklık 15°C'nin altındayken çalışma enerji verimliliği sıvı akülere göre çok daha iyidir. Isı yalıtım performansı ise mükemmeldir.

Kolloid kurşun-asit akü, sıvı elektrolitli geleneksel kurşun-asit akülere göre bir iyileştirmedir. Kolloid elektrolit, güvenlik, depolama kapasitesi, deşarj performansı ve hizmet ömrü açısından geleneksel akülerden daha iyi olan sülfürik asit elektrolitinin yerine kullanılır. Kolloid kurşun-asit akü, jel elektrolit kullanır ve içinde serbest sıvı bulunmaz. Aynı hacimde, elektrolit büyük kapasiteye, yüksek ısı kapasitesine ve güçlü ısı dağıtma kabiliyetine sahiptir ve bu da genel akülerin termal kaçak olayını önleyebilir. Elektrot plakasının korozyonu, düşük elektrolit konsantrasyonu nedeniyle zayıftır. Konsantrasyon homojendir ve elektrolit tabakalaşması yoktur.

Sıradan kurşun-asit akü, elektrodu esas olarak kurşun ve oksidinden, elektroliti ise sülfürik asit çözeltisinden oluşan bir akü türüdür. Kurşun-asit akünün deşarj durumunda, pozitif elektrodun ana bileşeni kurşun dioksit, negatif elektrodun ana bileşeni ise kurşundur; şarj durumunda ise pozitif ve negatif elektrotların ana bileşenleri kurşun sülfattır. Tek hücreli bir kurşun-asit akünün nominal voltajı 2,0 V olup, 1,5 V'a deşarj edilip 2,4 V'a şarj edilebilir; uygulamada, genellikle 12 V nominal kurşun-asit akü oluşturmak için altı adet tek hücreli kurşun-asit akü 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 fazla 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 kullanılan bir pil türüdür. Lityum metal pil ve lityum iyon pil olmak üzere iki kategoriye ayrılır.

Lityum metal piller 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 sistemlerinde kullanılan lityum piller çoğunlukla lityum demir fosfat pil, üçlü lityum pil ve lityum manganat pilden oluşur. Tek pil, yüksek voltaj, geniş çalışma sıcaklığı aralığı, yüksek özgül enerji ve verimlilik ve düşük kendi kendine deşarj oranına sahiptir. Koruma ve dengeleme devreleri kullanılarak güvenlik ve kullanım ömrü artırılabilir. Bu nedenle, çeşitli pillerin avantaj ve dezavantajları göz önüne alındığında, lityum piller nispeten gelişmiş endüstriyel zincirleri, güvenlikleri, güvenilirlikleri ve çevre dostu olmaları nedeniyle enerji depolama santralleri için ilk tercih haline gelmiştir.

Başlıca avantajları; uzun ömürlü olması, yüksek depolama enerji yoğunluğu, hafif olması ve güçlü adaptasyon kabiliyetidir; dezavantajları ise; düşük 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 ancak son yıllarda ortaya çıkmıştır. 2005 yılında Çin'de yüksek kapasiteli bir lityum demir fosfat pil geliştirilmiştir. Güvenlik performansı ve çevrim ömrü diğer malzemelerle kıyaslanamaz. 1C şarj ve deşarj çevrim ömrü 2000 kata ulaşır. Tek bir pilin aşırı şarj voltajı 30V'tur, bu da yanmaz ve delinmez, patlamaz. Lityum demir fosfat katot malzemelerinden üretilen yüksek kapasiteli lityum iyon piller, elektrikli araçların sık şarj ve deşarj ihtiyaçlarını karşılamak için seri olarak bağlanmayı kolaylaştırır.

Lityum demir fosfat, toksik olmayan, çevre dostu, güvenli, yaygın olarak tedarik edilen hammaddeler, ucuzluk, uzun ömür ve diğer avantajlara sahiptir. Yeni nesil lityum iyon piller için ideal bir katot malzemesidir. Lityum demir fosfat pilin dezavantajları da vardır. Örneğin, lityum demir fosfat katot malzemesinin sıkıştırma yoğunluğu küçüktür ve aynı kapasiteye sahip lityum demir fosfat pilin hacmi, lityum kobalt 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 malzemelerine göre daha düşüktür. Genel olarak, tek bir hücre için (bir pil paketi değil, tek bir hücre olduğuna dikkat edin), 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, 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) olan lityum pili ifade eder. Üçlü kompozit katot malzemesi, hammadde olarak nikel tuzu, kobalt tuzu ve manganez tuzundan oluşur. Üçlü polimer lityum pildeki nikel, kobalt ve manganez oranı, gerçek ihtiyaçlara göre ayarlanabilir. Katot malzemesi olarak üçlü malzeme kullanılan pil, lityum kobalt pile kıyasla daha yüksek güvenlik sunar, ancak voltajı çok düşüktür.

Başlıca avantajları şunlardır: iyi çevrim performansı; dezavantajı ise kullanımının sınırlı olmasıdır. Ancak, üçlü lityum pillere yönelik iç politikaların sıkılaştırılması nedeniyle, üçlü lityum pillerin gelişimi 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 yaratmama, 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 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 ayrılabilir, bu nedenle mükemmel büyütme performansına ve kararlılığa sahiptir.

3. NiMH pil
NiMH pil, iyi performans gösteren bir pil türüdür. Nikel hidrojen pilinin pozitif aktif maddesi Ni (OH)2 (NiO elektrot olarak adlandırılır), negatif aktif maddesi metal hidrit (hidrojen depolama alaşımı olarak da adlandırılır) (hidrojen depolama elektrot olarak adlandırılır) ve elektrolit ise 6mol/L potasyum hidroksit çözeltisidir.

Nikel metal hidrit piller, 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 pilinin 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, çevreye kirlilik yok, hafıza etkisi yok, vb.

Yüksek voltajlı nikel hidrojen pilinin özellikleri şunlardır: (1) Güçlü güvenilirlik. İyi aşırı deşarj ve aşırı şarj korumasına sahiptir, yüksek şarj deşarj hızına dayanabilir ve dendrit oluşumuna neden olmaz. İyi bir özgül özelliğe sahiptir. Özgül kütle kapasitesi 60A · h/kg'dır, bu da nikel kadmiyum pilin 5 katıdır. (2) Binlerce keze kadar uzun çevrim ömrü. (3) Tamamen kapalı, daha az bakım gerektirir. (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 yaratmama; dezavantajları ise hafif hafıza etkisi, daha fazla yönetim sorunu ve tek pil ayırıcı eritme işleminin kolay oluşmasıdır.

4. Akış hücresi
Sıvı akışlı akü, yeni bir akü türüdür. Sıvı akışlı akü, pozitif ve negatif elektrolitleri ayrı ayrı ayırıp dolaştıran yüksek performanslı bir aküdür. Yüksek kapasite, geniş uygulama alanı (çevre) ve uzun çevrim ömrü özelliklerine sahiptir. Günümüzde yeni bir enerji ürünüdür.

Sıvı akışlı bataryalar genellikle enerji depolama santrali sistemlerinde kullanılır ve yığın ünitesi, elektrolit çözeltisi ve elektrolit çözeltisi depolama ve besleme ünitesi, kontrol ve yönetim ünitesi vb. ünitelerden oluşur. 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 yakıt hücresi yığınına benzer.

Vanadyum akışlı batarya, yeni bir güç depolama ve enerji depolama ekipmanı türüdür. Sadece güneş ve rüzgar enerjisi üretim süreçlerinde destekleyici bir enerji depolama cihazı olarak değil, aynı zamanda elektrik şebekesinin tepe değerlerini azaltmak, elektrik şebekesinin kararlılığını artırmak ve elektrik şebekesinin güvenliğini sağlamak için de kullanılabilir. Başlıca avantajları şunlardır: esnek düzen, uzun çevrim ömrü, hızlı tepki süreleri ve zararlı emisyon olmaması; dezavantajı ise enerji yoğunluğunun büyük ölçüde değişkenlik göstermesidir.

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

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

Başlıca avantajları şunlardır: 1) Daha yüksek özgül enerjiye (yani, akünün birim kütlesi veya birim hacmi başına etkin elektrik enerjisi) sahiptir. Teorik özgül enerjisi 760 Wh/kg'dır; bu değer, kurşun-asit akünün 3-4 katı olan 150 Wh/kg'yi aşmıştır. 2) Aynı zamanda, yüksek akım ve güçle deşarj olabilir. Deşarj akım yoğunluğu genellikle 200-300 mA/cm2'ye ulaşabilir ve kendi enerjisinin 3 katını anında serbest bırakabilir; 3) Yüksek şarj ve deşarj verimliliği.

Sodyum kükürtlü akünün de bazı dezavantajları vardır. Çalışma sıcaklığı 300-350 ℃'dir, bu nedenle akünün çalışma sırasında ısıtılması ve sıcak tutulması gerekir. Ancak bu sorun, yüksek performanslı vakumlu ısı yalıtım teknolojisi kullanılarak etkili bir şekilde çözülebilir.

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

Kurşun karbon akü, kurşun asit akü ve süper kapasitörü birleştiren yeni bir süper akü türüdür: sadece süper kapasitörün anında yüksek kapasiteli şarjının avantajlarından yararlanmakla kalmaz, aynı zamanda kurşun asit akünün özgül enerji avantajından da yararlanır ve çok iyi şarj ve deşarj performansına sahiptir - 90 dakikada tamamen şarj edilebilir (kurşun asit akü bu şekilde şarj ve deşarj edilirse ömrü 30 kattan az olur). Dahası, karbon (grafen) ilavesi sayesinde negatif elektrotun sülfatlanması olayı önlenir, bu da geçmişte yaşanan akü arızası riskini azaltır ve akü ömrünü uzatır.

Kurşun karbon pil, dahili paralel bağlantı şeklinde 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 yararlanmakla kalmaz, aynı zamanda bir saat içinde tamamen şarj edilebilen kurşun asit pillerin enerji avantajlarından da yararlanır. İyi şarj ve deşarj performansına sahiptir. Kurşun karbon teknolojisinin kullanımı sayesinde 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; ayrıca rüzgar enerjisi üretimi ve enerji depolama gibi yeni enerji depolama alanında da kullanılabilir.