HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TỰ DO/HỖN HỢP 100KW CỦA DKSESS

So sánh pin trong hệ thống lưu trữ năng lượng
Pin lưu trữ năng lượng là loại pin lưu trữ năng lượng hóa học. Tùy thuộc vào loại pin được chọn, có thể chia thành pin axit chì, pin lithium, pin niken hydro, pin dòng chảy chất lỏng (pin vanadi), pin natri lưu huỳnh, pin chì cacbon, v.v.

1. Ắc quy axit chì
Ắc quy chì-axit bao gồm ắc quy dạng keo và dạng lỏng (còn gọi là ắc quy chì-axit thông thường). Hai loại ắc quy này được sử dụng tùy theo khu vực. Ắc quy dạng keo có khả năng chịu lạnh mạnh, hiệu suất năng lượng hoạt động tốt hơn nhiều so với ắc quy dạng lỏng khi nhiệt độ dưới 15°C, và hiệu suất cách nhiệt cũng rất tuyệt vời.

Ắc quy chì-axit dạng keo là sự cải tiến so với ắc quy chì-axit thông thường sử dụng chất điện phân lỏng. Chất điện phân dạng keo được sử dụng để thay thế chất điện phân axit sunfuric, tốt hơn so với ắc quy thông thường về độ an toàn, dung lượng lưu trữ, hiệu suất phóng điện và tuổi thọ. Ắc quy chì-axit dạng keo sử dụng chất điện phân dạng gel, không có chất lỏng tự do bên trong. Trong cùng một thể tích, chất điện phân có dung tích lớn, nhiệt dung lớn và khả năng tản nhiệt mạnh, giúp tránh hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của ắc quy thông thường; do nồng độ chất điện phân thấp nên khả năng ăn mòn tấm điện cực yếu; nồng độ chất điện phân đồng đều và không có sự phân tầng chất điện phân.

Ắc quy chì-axit thông thường là loại ắc quy có điện cực chủ yếu được làm từ chì và oxit chì, chất điện phân là dung dịch axit sunfuric. Ở trạng thái xả, thành phần chính của cực dương là chì dioxit, thành phần chính của cực âm là chì; ở trạng thái sạc, thành phần chính của cực dương và cực âm là chì sunfat. Điện áp danh định của ắc quy chì-axit một cell là 2.0V, có thể xả xuống 1.5V và sạc lên 2.4V; Trong ứng dụng, sáu ắc quy chì-axit một cell thường được sử dụng nối tiếp để tạo thành ắc quy chì-axit danh định 12V, cũng như 24V, 36V, 48V, v.v.

Ưu điểm của nó chủ yếu bao gồm: niêm phong an toàn, hệ thống thoát khí, bảo trì đơn giản, tuổi thọ cao, chất lượng ổn định, độ tin cậy cao và không cần bảo trì; Nhược điểm là ô nhiễm chì lớn và mật độ năng lượng thấp (tức là quá nặng).

2. Pin lithium
Pin lithium là loại pin có vật liệu catốt là kim loại lithium hoặc hợp kim lithium và dung dịch điện phân không chứa nước. Pin lithium được chia thành hai loại: pin kim loại lithium và pin lithium ion.

Pin lithium kim loại thường sử dụng mangan dioxit làm vật liệu catốt, lithium kim loại hoặc hợp kim của nó làm vật liệu catốt, và sử dụng dung dịch điện phân không chứa nước. Pin lithium ion thường sử dụng oxit kim loại hợp kim lithium làm vật liệu catốt, than chì làm vật liệu catốt, và chất điện phân không chứa nước. Pin lithium ion không chứa lithium kim loại và có thể sạc lại. Pin lithium chúng ta sử dụng để lưu trữ năng lượng là pin lithium ion, được gọi là "pin lithium".

Pin lithium được sử dụng trong hệ thống lưu trữ năng lượng chủ yếu bao gồm: pin lithium sắt phosphate, pin lithium ba thành phần và pin lithium manganate. Pin đơn có điện áp cao, dải nhiệt độ làm việc rộng, năng lượng riêng và hiệu suất cao, tỷ lệ tự xả thấp. Độ an toàn và tuổi thọ có thể được cải thiện bằng cách sử dụng mạch bảo vệ và cân bằng. Do đó, xét đến ưu điểm và nhược điểm của các loại pin khác nhau, pin lithium đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho các nhà máy điện lưu trữ năng lượng nhờ chuỗi công nghiệp tương đối hoàn thiện, tính an toàn, độ tin cậy và thân thiện với môi trường.

Ưu điểm chính của nó là: tuổi thọ cao, mật độ năng lượng lưu trữ cao, trọng lượng nhẹ và khả năng thích ứng mạnh; Nhược điểm là độ an toàn kém, dễ nổ, chi phí cao và điều kiện sử dụng hạn chế.

Lithium sắt phosphate
Pin lithium sắt phosphate là pin lithium ion sử dụng lithium sắt phosphate làm vật liệu catốt. Vật liệu catốt của pin lithium ion chủ yếu bao gồm lithium cobalat, lithium manganat, lithium niken oxit, vật liệu ba thành phần, lithium sắt phosphate, v.v. Lithium cobalat là vật liệu catốt được sử dụng trong hầu hết các loại pin lithium ion.

Vật liệu pin lithium sắt phosphate chỉ mới xuất hiện trong những năm gần đây. Năm 2005, Trung Quốc đã phát triển pin lithium sắt phosphate dung lượng lớn. Hiệu suất an toàn và tuổi thọ của pin vượt trội so với các vật liệu khác. Tuổi thọ của pin 1C đạt 2000 lần sạc và xả. Điện áp sạc quá mức của một pin đơn là 30V, không gây cháy nổ và không bị thủng. Pin lithium ion dung lượng lớn được làm từ vật liệu catốt lithium sắt phosphate dễ dàng sử dụng nối tiếp, đáp ứng nhu cầu sạc và xả thường xuyên của xe điện.

Lithium sắt phosphate là nguyên liệu thô không độc hại, không gây ô nhiễm, an toàn, có nguồn gốc rộng rãi, giá thành rẻ, tuổi thọ cao và nhiều ưu điểm khác. Đây là vật liệu catốt lý tưởng cho pin lithium ion thế hệ mới. Tuy nhiên, pin lithium sắt phosphate cũng có những nhược điểm. Ví dụ, mật độ nén của vật liệu catốt lithium sắt phosphate nhỏ, và thể tích của pin lithium sắt phosphate có dung lượng tương đương lớn hơn pin lithium ion như lithium cobalate, do đó không có ưu điểm trong pin micro.

Do đặc tính vốn có của lithium sắt phosphate, hiệu suất nhiệt độ thấp của nó kém hơn các vật liệu catốt khác như lithium manganate. Nhìn chung, đối với một cell pin đơn (lưu ý rằng đây là một cell pin đơn chứ không phải một bộ pin), hiệu suất nhiệt độ thấp đo được của bộ pin có thể cao hơn một chút.

Điều này liên quan đến điều kiện tản nhiệt), tỷ lệ duy trì dung lượng của nó là khoảng 60-70% ở 0℃, 40-55% ở -10℃ và 20-40% ở -20℃. Hiệu suất nhiệt độ thấp như vậy rõ ràng không thể đáp ứng được yêu cầu sử dụng của nguồn điện. Hiện nay, một số nhà sản xuất đã cải thiện hiệu suất nhiệt độ thấp của lithium sắt phosphate bằng cách cải tiến hệ thống điện phân, cải tiến công thức điện cực dương, cải thiện hiệu suất vật liệu và cải tiến thiết kế cấu trúc cell pin.

Pin lithium ba thành phần
Pin lithium polymer ba thành phần là pin lithium có vật liệu catốt ba thành phần là lithium niken coban manganat (Li(NiCoMn)O2). Vật liệu catốt hỗn hợp ba thành phần được làm từ muối niken, muối coban và muối mangan làm nguyên liệu. Tỷ lệ niken, coban và mangan trong pin lithium polymer ba thành phần có thể được điều chỉnh theo nhu cầu thực tế. Pin sử dụng vật liệu catốt ba thành phần có độ an toàn cao hơn so với pin lithium coban, nhưng điện áp lại quá thấp.

Ưu điểm chính của nó là: hiệu suất chu kỳ tốt; Nhược điểm là phạm vi sử dụng còn hạn chế. Tuy nhiên, do chính sách trong nước về pin lithium ba thành phần ngày càng thắt chặt, sự phát triển của pin lithium ba thành phần có xu hướng chậm lại.

Pin lithium manganat
Pin lithium manganate là một trong những vật liệu catốt ion lithium đầy hứa hẹn. So với các vật liệu catốt truyền thống như lithium cobalate, lithium manganate có những ưu điểm như tài nguyên phong phú, chi phí thấp, không gây ô nhiễm, an toàn tốt, hiệu suất nhân tốt, v.v. Đây là vật liệu catốt lý tưởng cho pin điện. Tuy nhiên, hiệu suất chu kỳ kém và độ ổn định điện hóa của nó hạn chế rất nhiều việc công nghiệp hóa. Lithium manganate chủ yếu bao gồm spinel lithium manganate và lithium manganate lớp. Lithium manganate spinel có cấu trúc ổn định và dễ dàng thực hiện sản xuất công nghiệp. Các sản phẩm trên thị trường hiện nay đều có cấu trúc này. Spinel lithium manganate thuộc hệ tinh thể lập phương, nhóm không gian Fd3m và dung lượng riêng lý thuyết là 148mAh/g. Do cấu trúc đường hầm ba chiều, các ion lithium có thể được nhúng thuận nghịch từ mạng spinel mà không gây ra sự sụp đổ của cấu trúc, do đó nó có hiệu suất phóng đại và độ ổn định tuyệt vời.

3. Pin NiMH
Pin NiMH là loại pin có hiệu suất tốt. Hoạt chất dương của pin niken-hiđrô là Ni(OH)2 (gọi là điện cực NiO), hoạt chất âm là hydrua kim loại, còn gọi là hợp kim lưu trữ hydro (gọi là điện cực lưu trữ hydro), và chất điện phân là dung dịch kali hydroxit 6mol/L.

Pin niken kim loại hydride được chia thành pin niken kim loại hydride điện áp cao và pin niken kim loại hydride điện áp thấp.

Pin niken kim loại hydride điện áp thấp có các đặc điểm sau: (1) Điện áp pin là 1,2 ~ 1,3 V, tương đương với pin niken cadmium; (2) Mật độ năng lượng cao, gấp hơn 1,5 lần so với pin niken cadmium; (3) Sạc và xả nhanh, hiệu suất nhiệt độ thấp tốt; (4) Có thể bịt kín, khả năng chống sạc quá mức và xả mạnh; (5) Không tạo ra tinh thể dendrit, có thể ngăn ngừa đoản mạch trong pin; (6) An toàn và đáng tin cậy, không gây ô nhiễm môi trường, không có hiệu ứng nhớ, v.v.

Pin niken hydro điện áp cao có các đặc điểm sau: (1) Độ tin cậy cao. Pin có khả năng bảo vệ quá tải và quá xả tốt, chịu được tốc độ xả điện cao và không hình thành dendrite. Pin có đặc tính riêng tốt. Dung lượng riêng là 60A·h/kg, gấp 5 lần so với pin niken cadmium. (2) Tuổi thọ chu kỳ dài, lên đến hàng nghìn lần. (3) Hoàn toàn kín, ít bảo trì. (4) Hiệu suất nhiệt độ thấp tuyệt vời, dung lượng không thay đổi đáng kể ở -10℃.

Ưu điểm chính của pin NiMH là: mật độ năng lượng cao, tốc độ sạc và xả nhanh, trọng lượng nhẹ, tuổi thọ cao, không gây ô nhiễm môi trường; Nhược điểm là hiệu ứng bộ nhớ nhẹ, nhiều vấn đề về quản lý và dễ tạo thành bộ tách pin đơn tan chảy.

4. Tế bào dòng chảy
Ắc quy dòng lỏng là một loại ắc quy mới. Ắc quy dòng lỏng là loại ắc quy hiệu suất cao, sử dụng chất điện phân dương và âm để tách biệt và tuần hoàn riêng biệt. Ưu điểm của ắc quy dòng lỏng là dung lượng cao, phạm vi ứng dụng rộng (môi trường) và tuổi thọ dài. Đây là một sản phẩm năng lượng mới hiện nay.

Ắc quy dòng chất lỏng thường được sử dụng trong hệ thống nhà máy điện lưu trữ năng lượng, bao gồm cụm pin, dung dịch điện phân và cụm lưu trữ và cung cấp dung dịch điện phân, cụm điều khiển và quản lý, v.v. Lõi pin bao gồm một cụm pin (cụm pin bao gồm hàng chục ô để thực hiện phản ứng oxy hóa khử) và một ô pin đơn để sạc và xả theo yêu cầu cụ thể theo chuỗi, cấu trúc của nó tương tự như cụm pin nhiên liệu.

Pin lưu lượng Vanadi là một loại thiết bị lưu trữ điện và năng lượng mới. Nó không chỉ có thể được sử dụng làm thiết bị lưu trữ năng lượng hỗ trợ cho các quy trình phát điện mặt trời và năng lượng gió, mà còn có thể được sử dụng để giảm công suất đỉnh lưới điện, cải thiện tính ổn định của lưới điện và đảm bảo an ninh lưới điện. Ưu điểm chính của nó là: bố trí linh hoạt, tuổi thọ dài, thời gian phản hồi nhanh và không phát thải độc hại; Nhược điểm là mật độ năng lượng thay đổi rất lớn.

5. Pin natri lưu huỳnh
Pin natri lưu huỳnh được cấu tạo từ cực dương, cực âm, chất điện phân, màng ngăn và vỏ. Khác với các loại pin thứ cấp thông thường (pin axit chì, pin niken cadmium, v.v.), pin natri lưu huỳnh được cấu tạo từ điện cực nóng chảy và chất điện phân rắn. Hoạt chất của cực âm là natri kim loại nóng chảy, và hoạt chất của cực dương là lưu huỳnh lỏng và polysulfide natri nóng chảy. Pin thứ cấp có natri kim loại làm điện cực âm, lưu huỳnh làm điện cực dương và ống gốm làm bộ phận tách điện phân. Dưới một nhiệt độ làm việc nhất định, các ion natri có thể phản ứng thuận nghịch với lưu huỳnh thông qua màng chất điện phân để tạo thành giải phóng và lưu trữ năng lượng.

Là một loại nguồn điện hóa học mới, loại pin này đã có những bước phát triển vượt bậc kể từ khi ra đời. Pin natri lưu huỳnh có kích thước nhỏ, dung lượng lớn, tuổi thọ cao và hiệu suất cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong lưu trữ điện năng như cắt đỉnh và lấp đầy thung lũng, cung cấp điện khẩn cấp và phát điện gió.

Ưu điểm chính của nó như sau: 1) Năng lượng riêng (tức là năng lượng điện hiệu dụng trên một đơn vị khối lượng hoặc thể tích của pin) cao hơn. Năng lượng riêng lý thuyết của nó là 760Wh/Kg, thực tế đã vượt quá 150Wh/Kg, gấp 3-4 lần so với pin axit chì. 2) Đồng thời, nó có thể xả với dòng điện lớn và công suất cao. Mật độ dòng xả của nó thường đạt 200-300mA/cm², và có thể giải phóng gấp 3 lần năng lượng vốn có trong nó ngay lập tức; 3) Hiệu suất sạc và xả cao.

Pin natri lưu huỳnh cũng có nhược điểm. Nhiệt độ hoạt động của pin là 300-350℃, do đó pin cần được làm nóng và giữ ấm trong quá trình hoạt động. Tuy nhiên, vấn đề này có thể được giải quyết hiệu quả bằng cách sử dụng công nghệ cách nhiệt chân không hiệu suất cao.

6. Pin chì cacbon
Ắc quy chì-cacbon là một loại ắc quy chì-axit điện dung, là công nghệ được phát triển từ ắc quy chì-axit truyền thống. Việc bổ sung than hoạt tính vào cực âm của ắc quy có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ của ắc quy chì-axit.

Pin chì-cacbon là một loại siêu pin mới, kết hợp giữa pin axit chì và siêu tụ điện: không chỉ phát huy ưu điểm sạc dung lượng lớn tức thời của siêu tụ điện mà còn phát huy ưu điểm về năng lượng riêng của pin axit chì, và có hiệu suất sạc và xả rất tốt - có thể sạc đầy trong 90 phút (nếu pin axit chì được sạc và xả theo cách này, tuổi thọ của nó sẽ ít hơn 30 lần). Hơn nữa, do bổ sung carbon (graphene), hiện tượng sunfat hóa điện cực âm được ngăn chặn, giúp cải thiện hệ số hỏng pin trước đây và kéo dài tuổi thọ pin.

Pin chì-cacbon là hỗn hợp của siêu tụ điện bất đối xứng và pin axit chì dưới dạng kết nối song song bên trong. Là một loại siêu pin mới, pin chì-cacbon là sự kết hợp của công nghệ pin axit chì và siêu tụ điện. Đây là pin lưu trữ năng lượng chức năng kép với cả đặc tính điện dung và đặc tính pin. Do đó, nó không chỉ phát huy đầy đủ các ưu điểm của sạc điện tức thời siêu tụ điện với dung lượng lớn mà còn phát huy đầy đủ các ưu điểm về năng lượng của pin axit chì, có thể sạc đầy trong một giờ. Nó có hiệu suất sạc và xả tốt. Do sử dụng công nghệ chì-cacbon, hiệu suất của pin chì-cacbon vượt trội hơn nhiều so với pin axit chì truyền thống, có thể được sử dụng trong các loại xe năng lượng mới, chẳng hạn như xe điện hybrid, xe đạp điện và các lĩnh vực khác; Nó cũng có thể được sử dụng trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng mới, chẳng hạn như phát điện gió và lưu trữ năng lượng.