儲能電池在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)與新能源汽車配套充電領(lǐng)域中的應用與要求講解課件

1、儲能電池在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)與新能源汽車配套充電領(lǐng)域中的應用與要求孟海軍 一、背景情況二、應用模式三、應用要求四、關(guān)注問題一、背景情況 分布式光伏發(fā)電大發(fā)展國發(fā)201324號“國務院關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見”（2013/07/04 8 2013-2014：10GW/年 2015累計35GW）國能新能2014406號“國家能源局關(guān)于進一步落實分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知”（2014/09/02 15 2014年10GW60%DPV，路線圖：2015-2020及以后）一、背景情況 新能源汽車配套充電設(shè)施大發(fā)展國辦發(fā)201435號“關(guān)于加快新能源汽車推廣應用的指導意見”（2014/07/1

2、4 30）國家新能源汽車規(guī)劃：2015年底前累計推廣新能源汽車50萬輛。充換電站2015年底前完成4000座建設(shè)，同步大力加大充電樁建設(shè)；2016-2020年高達10000座，建成完整充電網(wǎng)絡。到2013年底，國網(wǎng)建成充換電站400座，各類充電樁1.9萬臺，建設(shè)距規(guī)劃差距很大。（2014年7月，國家明確取消新能源汽車購置稅，并要求國家機關(guān)單位年購置車中新能源汽車不低于30%）國網(wǎng)調(diào)整充換電設(shè)備建設(shè)思路：“主導快充、兼顧慢充、引導換電、經(jīng)濟實用”。2014年3月國網(wǎng)允許社會資本與國網(wǎng)競爭，共同投資建設(shè)充電、換電設(shè)施。今年4月國網(wǎng)首次開展充電站設(shè)備招標，總計1.6億元，年內(nèi)共進行5次充電站設(shè)備招標

3、。今年7月國家電網(wǎng)決定：國網(wǎng)暫時收縮在電動汽車充換電領(lǐng)域的投資。這意味著，國網(wǎng)以后不會是主要設(shè)備投資方，而是將設(shè)施建設(shè)推向了社會資本。二、應用模式 - DPVMGCC（MicrGrid Central Controller）：微型電網(wǎng)中央控制器MC（Micro Source Controller）：微電源控制器 LC（Load Controller）：負荷控制器 Microturbine：微燃機（柴油發(fā)電機） PV：太陽能光伏發(fā)電Wind Generator：風能發(fā)電 Fuel Cell：燃料電池Storage：儲能（蓄電池、超級電容器等）二、應用模式 EV配套充電充電設(shè)施建設(shè)示意圖三、應用要

4、求- 評價要素儲能電池評價要素儲能電池壽命比能量價格充放電效率自放電率環(huán)境 適應性比功率安全性 1）安全性要求 儲能電池成組管理系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在過充、過放、短路，擠壓、振動、沖擊等條件下，電池不發(fā)生冒煙、起火、爆炸等。 2）可靠性要求 儲能電池組要穩(wěn)定可靠，循環(huán)次數(shù)/使用壽命要長，自放電率低，在使用過程中不發(fā)生泄漏。 3）轉(zhuǎn)換效率要求 儲能電池組要具備盡量高的能量轉(zhuǎn)換效率，減少充放電及儲存過程中的能量損失。 4）環(huán)境適應性要求 參照有關(guān)標準，如儲能電池工作溫度一般要求在（-4055）的溫度環(huán)境下能夠正常運行。儲能電池的低溫性能要好，應用要求電池低溫-10以下能夠充電。 5）低成本要求 6

5、）高比特性等三、應用要求 主要要求三、應用要求 典型電池情況1）鉛酸蓄電池2）鋰離子電池3）全釩液流電池4）超級電容器1）鉛酸蓄電池 - 主要技術(shù)特性體系 指標閥控鉛酸電池現(xiàn)有應用規(guī)模等級kWMW 比較適合應用場合低成本比能量3550Wh/kg比功率75300W/kg倍率特性0.1C1C轉(zhuǎn)換效率80%壽 命300次 100%DOD 2年自放電25%/月成 本0.7元/Wh 工作溫度-1545安全性安全資源環(huán)保有污染關(guān)注點 提高壽命、效率、工作溫度范圍2）鋰離子（LFP）電池 - 主要技術(shù)特性體系指標閥控鉛酸電池磷酸鐵鋰電池現(xiàn)有應用規(guī)模等級kWMW kWMW 比較適合應用場合低成本可選擇功率型或

6、能量型，適用范圍廣泛比能量3550Wh/kg100130Wh/kg 比功率75300W/kg2001000W/kg倍率特性0.1C1C5C10C轉(zhuǎn)換效率80%90%壽 命300次 2年2000次 100%DOD 70% 4年自放電25%/月01%/月成 本0.7元/Wh 3元/Wh 工作溫度-1545-2055安全性安全比較安全資源環(huán)保有污染無污染關(guān)注點 提高壽命、效率、工作溫度范圍成本較高、容量擴充、低溫（-10 以下）充電、一致性、安全性等3）全釩液流電池 - 主要技術(shù)特性體系指標閥控鉛酸電池磷酸鐵鋰電池全釩液流電池現(xiàn)有應用規(guī)模等級kWMW kWMW 5kW6MW 比較適合應用場合低成本分

7、功率型和能量型、適合場合多（介于LA-B和VRB之間）長壽命、大規(guī)模比能量3550Wh/kg100130Wh/kg * 2530Wh/kg 電解液比功率75300W/kg2001000W/kg* 50100W/kg 電堆倍率特性0.1C1C5C10C1.5C轉(zhuǎn)換效率80%90%75%壽 命300次 2年2000次 4年15000次 10年自放電25%/月01%/月0 靜態(tài) ；嚴重（循環(huán)）成 本0.7元/Wh 3元/Wh 515元/Wh工作溫度-1545-2055540安全性安全比較安全安全資源環(huán)保有污染無污染無污染關(guān)注點 提高壽命、效率、工作溫度范圍成本較高、容量擴充、低溫充電、安全性、一致性

8、等降成本、穩(wěn)定可靠性、能量效率、保持工作態(tài)自放電高、系統(tǒng)成熟度4）超級電容器 - 主要技術(shù)特性 體 系 指 標超級電容器(有機對稱)超級電容器(有機混合型)工作電壓0V2.7V3.0V4.0V現(xiàn)有應用規(guī)模等級100kW級同 左比較適合應用場合短時間大功率輸出、長壽命、快速充電同 左使用溫度范圍-4065-2555比能量 wh/kg571040能量密度 wh/L*694560比功率密 w/kg40003000循環(huán)壽命 周500,00030,000自放電較差 30%好 5%成本 元/Wh100100300是否環(huán)保無污染無污染關(guān)注點成本、比能量成本 典型儲能電池主要指標及應用對比情況體系指標閥控鉛酸

9、電池磷酸鐵鋰電池全釩液流電池超級電容器(有機對稱)超級電容器(有機混合型)現(xiàn)有應用規(guī)模等級kWMW kWMW 5kW6MW 100kW級同左比較適合應用場合低成本分功率型和能量型、適合場合多（介于LA-B和VRB之間）長壽命、大規(guī)模短時間大功率輸出、長壽命、快速充電同左比能量3550Wh/kg100130Wh/kg * 2530Wh/kg 電解液57Wh/kg1040Wh/kg比功率75300W/kg2001000W/kg* 50100W/kg 電堆4000W/kg3000W/kg倍率特性0.1C1C5C10C1.5C超強同左轉(zhuǎn)換效率80%90%80%9095%同左壽 命300次 2年2000

10、次 4年15000次 10年500,000次30,000次自放電25%/月01%/月0 靜態(tài) ；嚴重（循環(huán)）較差 30%/月好 5%/月成 本0.7元/Wh 3元/Wh 515元/Wh100元/Wh100300元/Wh工作溫度-1545-2055540-4065-2555安全性安全比較安全安全安全同左資源環(huán)保有污染無污染無污染無污染同左關(guān)注點 提高壽命、效率、工作溫度范圍成本較高、容量擴充、低溫充電、一致性、安全性等降成本、穩(wěn)定可靠性、能量效率、保持工作態(tài)自放電高、系統(tǒng)成熟度成本、比能量成本四、關(guān)注問題1）鉛酸蓄電池2）鋰離子電池3）全釩液流電池4）超級電容器四、關(guān)注問題1）鉛酸蓄電池問題1：

11、需要解決如何提高壽命問題（300次、2年）？途徑：（1）研制超級電池； （2）研制并使用貯備式鉛酸蓄電池； （3）與其它體系電池組合使用； （4）控制電池放電深度（50%DOD下，循環(huán)次數(shù)1500次）問題2：提高工作溫度范圍問題 解決低溫（-10 以下）充電問題？四、關(guān)注問題LFP/石墨體系 2）鋰離子電池問題1：進一步降低成本問題 ？問題2：容量可擴充問題 ？問題3：解決低溫（-10 以下）充電問題？途徑：（1）電池材料研究 （2）研究鋰離子電池智能管理問題 （3）與其它體系電池組合使用（如 UC） 研究滿足鋰離子電池低溫（-10 以下）充電的新型負極材料中國新能源汽車電池路線圖萬量級5百萬量級50萬量級100150300模塊能量密度（Wh/kg）目前20152020循環(huán)壽命:2000 次成本:2 元/瓦時循環(huán)壽命:3000 次成本:1.5 元/瓦時循環(huán)壽命:1200 次成本:3-4 元/瓦時儲能鋰離子電池技術(shù)發(fā)展路線四、關(guān)注問題3）釩液流電池問題1：需要解決降成本問題？途徑：（1）隔膜自主化/規(guī)模放大降低成本 （2）提高現(xiàn)有電堆工作電流密度 120mA/cm2