2v 奥普兹

2v 奥普兹

This post is also available in: English हिन्दी Español Français Português 日本語 Русский Indonesia ไทย 한국어 Tiếng Việt العربية 繁體中文

2v OPzS 固定电池 -

固定应用的最佳选择?

固定电池的世界并没有静止不动。 对于这个快速扩张的市场来说,最好的电池选择是什么?

世界正在迅速变化。 越来越多的行业、组织、地区和国家需要持续可靠的电力需求。 国家电网经常难以满足电力高峰需求,在一些国家,按城市或地区进行计划停电是司空见惯的。 在基础设施成熟的工业化国家,供应肯定受到压力,有时高峰期、损坏或事故可能导致长时间的停电。 另一方面,发展中经济体在偏远地区的供电方面可能遇到问题,因为那里没有国家电网来供电。

然后是从可变或可再生资源存储能源的现代要求,这些资源的功率输出可能是间歇性的,有时是不可预知的。 风能和太阳能发电机可以两者并大。 这些甚至更可预测的能源,如潮汐发生器,也可以在不方便的时候,即不是在高峰时期提供电力。 有许多与电网相关的应用(频率控制、峰值剃须、套利等)和本地UPS、备用电源、节约成本等,这些应用也是现代商务的重要组成部分。
这些只是需要固定储能设施的少数应用。

不幸的是,数据不是最新的。 这是因为缺乏关于这个日益增长和利润更高的市场的自由信息。 增长最快的部门是用于数据中心应用的能源存储和 UPS,是大企业,可以由投资者推动商业运营。 因此,提供相关信息有潜在的利润,因此像路透社这样的公司确实发现他们的信息是供不应求的。 因此,统计数字不会像我想的那么连贯或直接适用。 然而,它们将足以了解这个高增长市场部门目前的趋势。

如果我们仔细查看图中提供的缩写列表。 1 可以看到,这些应用的要求非常不同。 我们可以假设的最大部分主要是储能。 据路透社报道,铅酸电池固定市场在2017年价值83亿美元,包括以下几个行业:
电信
Ups
实用
应急照明
安全系统
有线电视/广播
石油和天然气
再生能源
铁路备用系统
别人
就本文而言,由于电池需求相似,很少有人可以结合这些市场。 表 1 显示了这些应用对已安装电池的需求。

其中一些应用程序可以进一步细分。 从储能开始,这可能是增长最快的固定应用。 在过去20年中,人们认识到,能源储存,无论是直接从电网到公用事业规模业务,还是作为可变可再生能源发电机的新增,都有一系列的好处。 下面的表2列出了电网规模储能的不同用途。

2v OPzS 固定电池市场 - 图1
图 1 固定电池市场
2v OPzS Stationary Battery Fig 2
图。 2 显示了 Microtex 2v OPzS 的显著特性

显而易见的是,能源套利等一些应用具有显著的商业利益,而该行业基于以低价购买存储能源储备,然后在需求高峰期或能源发电机难以为时转售给分销商的行业。 有效利用可再生能源的能力正变得越来越重要,各国和各区域在提高工业化和消费者需求方面努力降低二氧化碳排放量。

电网规模的储能和其他市场(如远程电信塔)是新兴的市场,电池是实现增长的理想之选。 在所有可用的电池存储技术中,铅酸,特别是 2v OPzS 和 OPzV 设计,可以为大多数固定市场提供非常经济高效的解决方案。

Application Typical Size Max Discharge Discharge Frequency Rate of Discharge
Energy Storage 1-50 MWh, Max - 290 80% Daily 0.2 C10
UPS 0.5 - 500 kWh 20% Infrequent / Weekly 0.05 C10
Emergency / Backup 0.5 kWh - 10MWh 80% Infrequent / Weekly 0.08 C10
Rail / Cable / Security 0.1 - 5kWh 60% Daily 0.1 C10
Renewables 0.5kWh - 5MWh 70% Daily 0.1 C10
Telecom 5 kWh - 50 kWh 70% Daily 0.1 C10

表1 固定电池应用及其要求

有一件事我们不应担心,就是我们国家电网中的能量容量。 我们缺乏的是满足高峰期电力需求的能力,而不是满足我们总能源需求的能力。 许多工业化国家的发电能力可以超过每日总能源需求,但在消费高峰期,它们处于或接近其发电能力。 例如,在英国,峰值需求在 60 GW 左右徘徊,供应能力约为 75 GW,但由于频繁故障,其供应能力通常明显减少。

这意味着有时高峰需求可能超过发电机供应。 这与印度的用电需求今年3月达到176.724千兆瓦的历史新高形成鲜明对比,尽管印度的装机容量为350.162千瓦。 然而,印度许多邦确实经历过计划内停电和计划外的停电,电力供应高峰也很低。 这一点被提及,例如一些国有配电公司财政不稳定,无法获得所需的电力量。

Application Description
Energy Arbitrage Can store energy and meter its use for purchase and resale at a profit
Frequency Regulation Sudden dips in frequency due to heavy loads can be prevented by use of instantaneous battery power
Capacity Firming Use of storage to provide energy to fill in when variable generation (i.e. solar and wind) output is below the generators's rating to provide constant power output
Power Quality A measure of the level of voltage and / or frequency disturbances
Black Start " The reliable restoration of the grid following a blackout. This requires a generating unit to start without an outside electrical supply, or to automatically remain operating at reduced levels when disconnected from the grid "
Peak shaving / Demand-side management / Load levelling ZII activities or programs undertaken by Load - Serving Entity or its customers to influence the amount or timing of electricity they use
Backup power (Nuclear and fossil fuel generators) Provides power in the event of a power failure for commercial and industrial facilities. Can also be used by electricity power plants to provide electricity if the generators cannot cope or fail
UPS Uninterruptible Power Supply is a device that provides battery backup when the electrical power fails or drops to an unacceptable voltage level. Can be used for domestic or industrial applications

印度政府声称,在2019财年的9个月中,需求峰值增长7.9%,而2018财年的上期为2.8%。 它把电力需求的增加归因于家庭电气化的扩大、对农业消费者的供应增加、水力发电量低和夏季延长。 印度近50%的发电能力来自水力发电站。 这意味着其他发电机占大约 170GW 的潜在输出。 有鉴于此,储能的倾向是巨大的,拥有更大的能源储备,而不是增加或打开额外的发电机,有明确的好处。

除了电力供应和避免停电外,储能还可以解决许多问题,如由于即时响应能力,使供电频率保持在正确的水平。 然后是高峰需求问题以及可再生能源的利用,这些能源和可再生能源从未在方便的时候生产,以满足我们的高峰需求。 安装储能而不是发电的成本也比较有利,尤其是在选择了最具成本效益的电池选项的情况下。 是的,正如你可能已经猜到的,这是熟悉的铅酸化学,提供了最好的全方位价值。

这不仅在资本成本上是正确的,而且对于终身成本和财务投资回报也是如此。 在铅酸的主要致命弱点储能中,铅酸的低能量密度并不是其成功运行的重要因素。 由于建筑物内没有运动和充足的空间,电池存放在混凝土地板上,重量和体积并不是真正重要的问题。

储能的很多方面的主要要求是几秒钟的快速响应时间、高效的能量转换以及长日历和循环寿命。 2v OPzS 和 OPzV 系列的响应时间为毫秒,是所有不同 LAB 设计的最佳周期和日历寿命。

2v OPzV 在两个方面不同:它有一个固定的 GEL 电解质和一个压力减压阀,用于保持电池内部的氧气和氢气充电,用于重组。 特征特别显示,带用于网格的脊柱和在活性材料中保持多管的管状板是细胞这种设计的长周期和日历寿命的关键。

在铅酸选项中,OPzS 在大多数固定应用中具有更好的全面性能,尤其是在循环寿命方面,但缺点是需要加注维护以及相关成本。 在计算储能 (LCOES) 的电平成本时,必须包括电池安装和维护的全部成本。 在确定最佳电池选项时,了解实际成本非常重要,尤其是在评估不同的电池化学成分时。

以锂离子为例,通常报价是电池组成本,而将冷却、安全和防火设备与电池组成本不一。 在某些情况下,计算中包括的只是电池成本,连电池组和管理系统都未包括在内。 能源水平成本 (LCOE) 可以很容易地从以下关系中确定:

  • LCOE = 电池续航时间的所有成本的总和/电池续航时间上所有输出的总和。

电池使用成本的成本包括用电充电电池。 在这种情况下,以百分比表示的输出/输入用于成本计算。
整个生命周期的输出严重依赖于电池的循环寿命,越高越好。 这样,根据上述关系降低了供电成本。 在计算电池时,这再次造成混淆和错误。 在铅酸的情况下,电池的使用寿命严重取决于其放电深度 (DOD)。

DOD 越低,电池循环寿命越长(图 3)。 许多客户将尝试通过将资本成本降至最低和购买容量最小的电池来完成这项工作,从而尽量降低顶线。 事实上,一个电池只大50%将给一个DD50%,而不是80%,将几乎加倍的周期寿命。 在这种情况下,系统和安装成本几乎保持不变,只是电池的价格增加了。

换句话说,对于额外的 50% 的电池成本,您获得的 LCOE 几乎占最小资本案例的一半。 好处不止于此:现在的收费效率从低于 80% 到 90% 以上,从而进一步减少了您的 LCOE。

使用电池对储能业务的好处非常明显。 哪个电池不那么简单。 目前,锂离子是全球在这种不断增长的应用中的主要化学应用。 除非考虑营销策略,否则原因并不完全清楚。 BESS系统安装人员给出使用锂离子的主要原因是,由于循环寿命更高,电荷/放电效率高,其LCOE比PbA好。

回到我刚刚给的增强型2v OPzS电池的数字,你可以看到,随着循环寿命的两倍和充电/放电效率的提高,锂离子电池仍然更昂贵,但没有给更好的寿命或效率。 有一种做法是开发使用第二次生命锂离子电池,这是以前在EV电池组使用。

2v OPzS Stationary Battery Fig 3
图 3 放电深度 (DoD) 与循环寿命
2v OPzS Stationary Battery Fig 4
图 4 微纹克斯 2v OPzS 和 2v OPzV 2v 细胞

已经证明,这些细胞可能变得不安全,由于内部树突生长产生短路。 在韩国和美国总统第二生命锂离子 BESS 装置着火、寿命终止回收设施不足的韩国和美国,这些问题都表明需要进一步评估锂离子系统真正的 LCOE。 也许需要铅酸电池行业进行更好的营销。

UPS 和备用电源的传统应用仍占全球固定市场的 50% 以上。 从表1中可以看到,它们各自的要求有些不同。 对于 UPS 市场,电池必须偶尔提供短脉冲电源,以确保设备不会受到突然断电或断电的影响。 通常,这会导致电池组进行浅层和不频繁的放电。 电池组通常保存在外壳或机柜中,持续低压浮动充电,在日历寿命的大部分时间都。 在这种情况下,它不是 DOD 或周期生命周期是主要要求,它是日历寿命。

在恒定浮动充电时,日历寿命几乎完全取决于电池网格中使用的合金的耐腐蚀性。 其他考虑因素包括洪水系统中的水损失和使用VRLA OPzV电池。
在无维护 OPzV 或低维护 2v OPzS 设计中,使用正确的脊椎合金和正确的活性材料成分,有效的设计寿命可以超过 20 年。 在这方面,Microtex 提供的 2v OPzS 和 OPzV 系列是一流的产品(图 4)。 它们由一位受人尊敬的德国电池科学家设计,采用最新的低气体和耐腐蚀铅-钙锡合金制造,提供无与伦比的性能、可靠性和使用寿命。

Microtex 通过利用由完美平衡的铅-钙锡合金制成的高压压铸正脊柱网格,为正极和负板提供最佳的活性材料平衡,从而实现电池的这些特性,而铅-钙锡合金是电池的关键成分。 它不仅是板的有源材料产生的电流的导体,而且必须确保 AM 和栅格之间有良好的粘结,以最大限度地减少内部电阻并防止粘贴随着电池循环而脱落。

在 UPS 应用中,蓄电池具有恒定的低压浮动充电,对于正向电量,则意味着电池不断被氧化(腐蚀)。 Microtex 用于制造脊柱的特定合金是数十年研发和商业经验的顶峰。 它提供了任何可用的铅钙合金的耐腐蚀性和低气体性能的最佳混合。 UPS 应用的使用寿命结束通常以正格栅网的完全腐蚀为标志。 在 2v OPzS 和 OPzV 设计中,通常都是正栅格腐蚀和/或电池因气体演变而因水损失而干涸,这是最终电池故障的原因。

其他主要的固定应用是备用/应急电源、电信、可再生能源和信令。 我已将这些应用分组在一起,因为它们大多是深度放电应用,并且具有类似的电池要求。 同样,良好的循环寿命、深度放电电阻和低维护是电池选择的关键参数。

可再生能源和电信有一个共同的运营模式,因为它们经常(在大多数情况下是每天)放电和充电。 放电深度取决于电池需要与资本支出相比的使用寿命。 DOD 越低,初始成本越高。 运营商必须根据财务和技术原因决定使用哪种电池。 BESS 的情况讨论了对 LCOE 的影响,对电信和可再生能源行业也是如此。

可再生能源的应用利用了储存能源的优势,这种能源通常是间歇性地在不方便的时候产生的。 无论是在国内、地方和国家层面的仪表应用,在仪表后面还是前面都是如此。 电池存储能够从风力涡轮机装置中收集能量,这些装置可能是不可预知的,无法使用,因为它们在起源时不需要,需要时释放,例如在需求高峰期。 同样,对于国内和网格级安装一样,情况也是如此。

太阳能是另一个例子,虽然可以预测,当需求很少时。 在这些示例中,能量输入/能量输出(充电/放电)循环通常是每天发生的。 在这方面,它非常类似于电信行业,完全电动和混合动力柴油系统。 在所有这些情况下,电池通常每天放电和充电,通常在 60% 到 80% 的 DOD 之间。
对于大多数固定应用,在成本、响应时间、供电和储能能力方面最有效的全方位储能解决方案是电池(图 5)。

图5 不同储能技术的比较

2v OPzS Stationary Battery Fig 5

大多数国内和商业规模的业务将位于任何其他类型的储能(如抽水蓄能、压缩空气、飞轮等)不合适的地区或情况。 如前所述,Microtex 2v OPzS 和 OPzV 中用于正栅格的管板和合金的构造可提供尽可能高的循环寿命,且气化速率最低(水损失)。 这使得这种设计在大多数应用中是最合适和最经济高效的选择。 例如,将管状板电池和单体电池用于太阳能发电装置,这一点已经非常成熟。

对于超长循环寿命和深度放电能力,2V OPzS 的选择是最合适的。 然而,它伴随着充值维护的额外价格标签。 在某些情况下,特别是在远程应用中,加水不是一种选择。 在这些情况下,有OPzV范围从 Microtex 与所有功能在2v OPzS范围内找到,但与凝胶电解质和密封VRLA操作。

可以说,备用电源是未来一个不断增长的和越来越重要的市场。 因此,使用最有经验的和先进的铅酸电池公司是十分有意义的。 许多公司都会提出这一要求,但很少有公司拥有 Microtex 的经验和记录,能够真正实现。

We will keep you informed of the next article!

Sign up to our newsletter

3029

Read our Privacy Policy here

Scroll to Top