HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TỰ DO/HỖN HỢP TẤT CẢ TRONG MỘT CỦA DKSESS 100KW

So sánh pin trong hệ thống lưu trữ năng lượng
Lưu trữ năng lượng loại pin là lưu trữ năng lượng hóa học. 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. theo loại pin được chọn.

1. Ắc quy axit chì
Pin axit chì bao gồm dạng keo và dạng lỏng (còn gọi là pin axit chì thông thường). Hai loại pin này được sử dụng theo các khu vực khác nhau. Pin keo có khả năng chịu lạnh mạnh, hiệu suất năng lượng làm việc của nó tốt hơn nhiều so với pin lỏng khi nhiệt độ dưới 15 ° C và hiệu suất cách nhiệt của nó rất tuyệt vời.

Ắc quy chì-axit dạng keo là sự cải tiến của ắc quy chì-axit thông thường có chất điện phân dạng lỏng. Chất điện phân dạng keo được sử dụng để thay thế chất điện phân axit sunfuric, tốt hơn ắc quy thông thường về độ an toàn, khả năng lưu trữ, hiệu suất xả và tuổi thọ. Ắc quy chì-axit dạng keo sử dụng chất điện phân dạng gel và 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, có thể tránh được hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của ắc quy thông thường; Sự ăn mòn của tấm điện cực yếu do nồng độ chất điện phân thấp; Nồng độ 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 làm bằng chì và oxit của chì, chất điện phân là dung dịch axit sunfuric. Ở trạng thái xả của ắc quy chì-axit, thành phần chính của điện cực dương là chì đioxit, thành phần chính của điện cực âm là chì; Ở trạng thái sạc, thành phần chính của điện cực dương và điện cực âm là chì sunfat. Điện áp danh định của ắc quy chì-axit một cell là 2,0V, có thể xả đến 1,5V và sạc đến 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. Nó được chia thành hai loại: pin lithium kim loại và pin lithium ion.

Pin lithium kim loại thường sử dụng mangan dioxit làm vật liệu catốt, kim loại lithium hoặc kim loại 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 mà 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, phạm vi nhiệt độ làm việc rộng, năng lượng và hiệu suất riêng cao và 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 do chuỗi công nghiệp tương đối trưởng thành, độ an toàn, độ tin cậy và thân thiện với môi trường của chúng.

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 cobalate, lithium manganate, lithium niken oxit, vật liệu ba thành phần, lithium sắt phosphate, v.v. Lithium cobalate là vật liệu catốt được hầu hết các pin lithium ion sử dụng.

Lithium sắt phosphate là vật liệu pin năng lượng lithium chỉ mới xuất hiện trong những năm gần đây. Vào năm 2005, pin lithium sắt phosphate dung lượng lớn đã được phát triển tại Trung Quốc. Hiệu suất an toàn và tuổi thọ chu kỳ của nó là không thể so sánh với các vật liệu khác. Tuổi thọ chu kỳ sạc và xả 1C đạt 2000 lần. Điện áp quá tải của một pin đơn là 30V, sẽ không bị cháy và thủng sẽ không phát nổ. Pin lithium ion có dung lượng lớn được làm bằng vật liệu catốt lithium sắt phosphate dễ sử dụng nối tiếp hơn để đáp ứng nhu cầu sạc và xả thường xuyên của xe điện.

Lithium sắt phosphate không độc hại, không gây ô nhiễm, an toàn, nguyên liệu thô có nguồn gốc rộng rãi, giá rẻ, tuổi thọ cao và nhiều ưu điểm khác. Đây là vật liệu catốt lý tưởng cho pin lithium ion thế hệ mới. Pin lithium sắt phosphate cũng có những nhược điểm của nó. 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, vì vậy nó không có ưu điểm trong pin siêu nhỏ.

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 đơn (lưu ý rằng đó là một cell đơn chứ không phải là một bộ pin), hiệu suất nhiệt độ thấp được đo 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 thiện hệ thống chất điện phân, cải thiện công thức điện cực dương, cải thiện hiệu suất vật liệu và cải thiện thiết kế cấu trúc cell.

Pin lithium ba thành phần
Pin lithium polymer ba thành phần là pin lithium có vật liệu catốt là vật liệu catốt ba thành phần lithium nickel cobalt manganate (Li (NiCoMn) O2). Vật liệu catốt composite ba thành phần được làm từ muối niken, muối cobalt và muối mangan làm nguyên liệu. Tỷ lệ niken, cobalt và mangan trong pin lithium polymer ba thành phần có thể được điều chỉnh theo nhu cầu thực tế. Pin có vật liệu catốt ba thành phần làm catốt có độ an toàn cao hơn so với pin lithium cobalt, nhưng điện áp của nó quá thấp.

Ưu điểm chính của nó là: hiệu suất chu kỳ tốt; Nhược điểm là việc sử dụng bị hạn chế. Tuy nhiên, do chính sách trong nước về pin lithium ba thành phần ngày càng thắt chặt nên 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 có triển vọng hơn. So với các vật liệu catốt truyền thống như lithium cobalate, lithium manganate có những ưu điểm là 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 quá trình công nghiệp hóa của nó. Lithium manganate chủ yếu bao gồm spinel lithium manganate và lithium manganate phân lớp. Lithium manganate spinel có cấu trúc ổn định và dễ dàng thực hiện sản xuất công nghiệp. Các sản phẩm thị trường ngày 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 ngược lại 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 hiđrua kim loại, còn gọi là hợp kim lưu trữ hiđrô (gọi là điện cực lưu trữ hiđrô), chất điện phân là dung dịch kali hiđrôxit 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 dạng cây, 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. Có khả năng bảo vệ quá tải và quá xả tốt, có thể chịu được tốc độ xả điện tích cao và không hình thành dendrite. Có tính chất riêng tốt. Dung lượng khối 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 và 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 nhớ nhẹ, nhiều vấn đề quản lý hơn và dễ tạo thành bộ tách pin đơn tan chảy.

4. Tế bào dòng chảy
Pin lưu lượng chất lỏng là loại pin mới. Pin lưu lượng chất lỏng là loại pin hiệu suất cao sử dụng chất điện phân dương và âm để tách và lưu thông riêng biệt. Nó có đặc điểm là dung lượng cao, phạm vi ứng dụng rộng (môi trường) và tuổi thọ chu kỳ dài. Nó 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 dòng chảy Vanadi là một loại thiết bị lưu trữ điện và lưu trữ 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 gió mà còn có thể được sử dụng để cắt đỉnh lưới điện để cải thiện tính ổn định của lưới điện và đảm bảo an ninh của lưới điện. Ưu điểm chính của nó là: bố trí linh hoạt, tuổi thọ chu kỳ dài, thời gian phản hồi nhanh và không phát thải độc hại; Nhược điểm là mật độ năng lượng thay đổi rất nhiều.

5. Pin natri lưu huỳnh
Pin natri lưu huỳnh được cấu tạo từ cực dương, cực âm, chất điện phân, màng ngăn và vỏ. Không giống như 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. Chất hoạt động của cực âm là natri kim loại nóng chảy và chất hoạt động 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 chất tách điện phân. Ở một mức 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 được phát triển rất nhiều 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 năng lượng điện như cạo đỉnh và lấp đầy thung lũng, cung cấp điện khẩn cấp và phát điện gió.

Ưu điểm chính của nó như sau: 1) Nó có năng lượng riêng cao hơn (tức là năng lượng điện hiệu dụng trên một đơn vị khối lượng hoặc một đơn vị thể tích của pin). 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 điện xả của nó thường có thể đạt tới 200-300mA/cm2 và nó có thể giải phóng gấp 3 lần năng lượng vốn có của nó trong nháy mắt; 3) Hiệu suất sạc và xả cao.

Pin natri lưu huỳnh cũng có nhược điểm, nhiệt độ làm việc của nó là 300-350 ℃, vì vậy 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
Pin chì-cacbon là một loại pin axit chì điện dung, là công nghệ phát triển từ pin axit chì truyền thống. Nó có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ của pin axit chì bằng cách thêm than hoạt tính vào cực âm của pin.

Pin chì carbon 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 năng lượng riêng của pin axit chì, 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) nên hiện tượng sunfat hóa điện cực âm được ngăn ngừa, giúp cải thiện hệ số hỏng pin trước đây và kéo dài tuổi thọ pin.

Pin chì carbon là hỗn hợp của siêu tụ điện không đối xứng và pin axit chì dưới dạng kết nối song song bên trong. Là một loại siêu pin mới, pin chì carbon là sự kết hợp của các công nghệ của 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 hết ưu điểm của siêu tụ điện sạc điện tức thời với dung lượng lớn mà còn phát huy hết 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 carbon, hiệu suất của pin chì carbon 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.