什麼是opzv電池
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什麼是OPzV電池? OPzV 電池含義:

根據歐洲的 DIN 標準,OPzV代表Ortsfest(固定)PanZerplatte(管板)Verschlossen(封閉)。 顯然,這是一個類似於OPzS電池的管狀板2V電池結構,但具有閥控通風塞而不是開放式排氣塞。 然而,沒有鉛酸電池是真正封閉的,因此,首字母縮略詞中的V通常被認為是代表”Vented”而不是Verschlossen。 通過通風,這意味著它有一個泄壓閥,該閥將在大約70至140毫巴的內部壓力下打開。

OPzV 與 AGM 電池

事實上,它是 管狀電池板 結構的VRLA電池,但使用固定的電解質重新組合氫氣和氧氣。 在這種情況下,使用氣相二氧化矽固定電解質以將液體電解質轉化為固體凝膠。

這與其他鉛酸VRLA電池系列形成鮮明對比,該系列使用非常細纖維的玻璃墊來吸收酸樣印跡紙並以這種方式固定它。 該系列閥控式密封鉛酸蓄電池被稱為AGM(吸收式或吸收式,玻璃墊)。 這種玻璃毡技術依賴於在墊子的表面上具有均勻的壓力,否則,氣體復合過程將不起作用。

因此,它不適合管狀正極板結構,僅用於具有扁平正極板設計的電池。

OPzV電池的兩個重要特徵是管狀板結構和固定(GEL)電解質。 管狀正極板通過其圓形而不是扁平形狀為PAM提供了額外的酸接觸的優勢,如圖所示。 1 由此可見,與其平板對應物相比,附加的接觸面積約為15%。

Fig-2-Typical stationary OPzV battery bank in steel rack.jpg
Fig-2-Typical stationary OPzV battery bank in steel rack.jpg
Figure 1 Additional acid area in contact with tubular plate surface.jpg
Figure 1 Additional acid area in contact with tubular plate surface.jpg

OPzV 電池壽命

這種更好的利用率導致更高的能量密度,而手套將活性材料牢固地固定在導體上,以最大限度地降低電池電阻,並防止PAM在深度迴圈操作期間脫落。
OPzV電池中電解質的固定具有雙重好處,即允許電池在不同方向上運行而不會溢出,並且它還使電解水產生的氣體能夠重新組合並防止水丟失。 無花果。 2 是固定應用中的典型安裝。 能夠將電池存放在側面,從而實現節省空間的貨架系統,並允許輕鬆存取電池端子以進行維護檢查。

重組方面對許多人至關重要,尤其是遠端固定裝置。 這意味著電池維護可以以大大增加的時間間隔進行,因為不需要加水。 它還消除了對昂貴的通風設備的需求,這些設備旨在去除電池充電時產生的潛在爆炸性氣體。
淹沒電池的氣體演變問題源於鉛酸電池的 電化學 。 氫氣和氧氣的產生可以在非常低的電池電壓下發生。 無花果。 圖3顯示了氣體逸出速率與鉛酸電池電壓之間的關係。

Fig 3 Oxygen and hydrogen evolution as a function of cell potentials
Fig 3 Oxygen and hydrogen evolution as a function of cell potentials
Fig 4 Oxygen recombination with hydrogen in a VRLA cell
Fig 4 Oxygen recombination with hydrogen in a VRLA cell

在此圖中,正極板和負極板均顯示為單個電位,差值為電池總電壓。 可以看出,即使在每個電池2.0伏特時,也有可測量的氣體量從淹沒的系統中排出,並且在充電時為2.4 VPC時,水損失和氣體產生量相當可觀。 因此,電池的重組設計是確保安全安裝的最佳方式,在正常迴圈工作期間,水損失最小或沒有。

什麼是OPzV電池?

為了瞭解 凝膠電池 如何能夠促進重組反應,我們需要查看凝膠電解質在使用時的結構。 然而,首先,瞭解引起水電解的反應,然後是氫氣和氧氣的析出(氣體)將是有用的。

電解引起的水分解相當簡單:

總 2H2O → 2H2(g) + O2(g)

正 2H2O → O2(g) + 4H+ + 4e (氧化)

負 2H+ +2e → H2 (減少)

在陰極和陽極的兩種情況下,由於添加電子(負極)或去除電子(正極)的電化學作用,氣體會釋放出來。 氣體或離子可以重新組合形成水的方法尚不完全清楚,並且有多種解釋。 最廣泛接受的是:

O2 + 2Pb → 2PbO

2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

2PbSO4 + 4H+ + 4e → 2Pb + 2H2SO4

在這個模型中,有必要說服正極上產生的氣態氧,行進到負極板上。 這在具有液體電解質的淹沒鉛酸電池中不會發生。

當氧氣和氫氣在液體電解質中產生時,它們形成氣泡,氣泡上升到表面,然後進入電池的頂部空間,最終釋放到大氣中。 然後,這些氣體就不能用於複合。 然而,在凝膠電解質中,通過凝膠的乾燥產生重組作用,在結構中形成小裂縫和裂縫。 在這種情況下,由於氣體演化產生的壓力,由水電解形成的氧氣能夠從正極遷移到負極。

小裂縫和裂縫能夠儲存氣體,然後通過擴散通過凝膠遷移到基質中的其他空隙,直到電極之間的距離充滿氣體(圖4)。 然而,與進化速率相比,重組反應相對較慢,這意味著電池的內部壓力在 充電過程中增加 。 氣體通過洩壓閥防止排出,使其在充電過程結束后可用於重組。
該系列的兩個主要特徵是,首先,它將充電產生的氫氣和氧氣重新組合回電解質中的水,使其在封閉空間中基本上免維護且安全。

其次,它具有管狀正極板,可在深度放電條件下賦予更大的活性材料保留力,以提供更長的迴圈壽命。 OPzV電池系列本質上是一種深度放電,高循環壽命,免維護的鉛酸電池。 由於其固定的電解質,它還具有能夠在運行時將其側存儲的好處,而不會從通風口洩漏酸。 從本質上講,這種定位使電池成為前端設計,除了其他優點外,還提供類似的操作優勢。

OPzV電池的缺點

然而,這兩個優點也有缺點:高深循環壽命確實是以犧牲高速率放電或冷啟動能力為代價的,與AGM平板相比,這兩者都明顯較低。 氣體複合比氣體生成速率慢得多。 因此,充電過程比被淹沒的電池需要更長的時間,通常長達15小時。

考慮到上述討論,很明顯,OPzV電池的這種設計最適合那些難以維護電池並且需要頻繁的,也許是定期的深度放電以及較長的日曆和迴圈壽命的應用。 由於其CCA性能相對較低,放電曲線通常在幾個小時內消耗0.2C安培或更低。 雖然公平地說,OPzV電池和電池可以在正常佔空比期間提供間歇性,高達2C安培的相當高的放電電流。

充電時間通常為12至15小時,用於為電池充電,限制了充電時可以產生的氣體量。 這是通過電壓限制充電來實現的,通常每節電池2.23至2.45伏。 無花果。 圖 5 顯示了 OPzV 電池的典型充電曲線。 這減少了進入電池的電流,從而延長了充電時間。 在考慮不同的電池市場及其運營概況時,這也是一個重要因素。 考慮到這些因素,OPzV電池最合適的應用主要是重型和工業。

OPzV vs OPzS 電池

OPzV電池提供密封免維護管狀凝膠電池性能。 而 SAN 容器中的 OPzS 電池在其設計的 20 年浮動應用中需要非常少的維護。

OPzS電池裝在透明的 SAN( 苯乙烯醯腈)容器中。 OPzV電池裝在 ABS( 丙烯腈丁二烯苯乙烯)容器中。 它不透明,但非常堅固,不會凸起。 透明 SAN 容器在任務關鍵型應用程式中是必需的。 OPzV電池通常安裝在偏遠地區,這些地區每年定期充值會帶來挑戰。

Fig 5 Recharging OPzV at 2.4 VPC
Fig 5 Recharging OPzV at 2.4 VPC
Fig 6 Stationary markets overview
Fig 6 Stationary markets overview

OPzV 電池應用

縱觀這兩個市場領域的廣泛類別,我們有:
• 固定式
– 太陽能:柴油混合動力,離網發電和儲能,家用儲能
– 貝絲
待機功率
– 不間斷電源

• 鐵路(機車車輛應用)
– 應急照明
內燃機車起動器
信號

動力
牽引力
– 倉儲: 叉車,電動手推車,AGV
– EV: 高爾夫球車, 人力車

• 休閒:
– 船舶
– 大篷車
– 露營

在上述應用中,OPzV電池最適合的是那些需要頻繁深度電池放電,並有時間完全充電的應用。 在固定電池應用中,太陽能,BESS和備用電源將滿足所有需求。

對於 鐵路 應用, 列車照明和空調電池 以及鐵路信號電池是OPzV電池的最佳應用。 鐵路需要一個深循環電池,能夠在停電時進行深度放電迴圈。 這最好由管狀電池板而不是平板電池提供。 考慮到鐵路龐大的運營網路,像OPzV電池這樣的免維護電池對鐵路來說將是一個福音。

OPzV電池系列不適合牽引應用,如 高爾夫球車 電池和 叉車 電池。 有一些實際考慮因素,例如使用易碎的ABS容器而不是叉車電池中使用的聚丙烯外殼。 非柔性ABS電池罐如果被緊密地包裝在叉車的鋼製電池托盤中,很容易破裂。 Gel OPzV電池設計需要更多的活性材料,這將增加叉車電池的標準尺寸。

休閒市場通常選擇重量更輕、能量密度更高的單體車,特別是對於房車和露營應用。 除了電動船之外,船用電池應用通常也是如此,它們使用船用電池進行大致相似的製冷,導航和照明用途,並且與露營一樣,電池存儲空間有限。

OPzV電池的主要用途是固定電池市場。 該部門所有細分的共同點是電池的位置是固定的。 無花果。 6給出了工業電池市場的細分,主要固定應用包括電信,UPS,備用電源和電池儲能系統(BESS),約佔150億美元全球市場的90%。 與 牽引、休閒和鐵路應用(信號除外)不同,固定電池固定在一個位置,通常硬連接到電源系統中。 但是,相似之處僅此而已。

一些應用,如電信中的UPS和BESS中的負載均衡/頻率控制,將需要以隨機間隔短暫或短時間地放電高功率,將其大部分壽命用於充電,而其他應用(如太陽能和備用電源)將定期深度放電。
因此,OPzV電池最適合固定市場上那些定期或隨機但肯定頻繁深度放電的行業。 在此類別中,我們可以包括所有太陽能裝置,其中更大規模的柴油/太陽能混合裝置是OPzV電池更持久,更堅固的結構的理想候選者。

OPzV電池的免維護方面在這裡很重要,特別是在偏遠地區,電池充值將非常昂貴並增加成本,從而降低供應商的投資回報率。 同樣,國內裝置也受益於缺乏維持電池電解質水準所需的專業知識。 過度充值,在錯誤的電池充電狀態(SoC)下充值甚至忽略是家用電池使用中的常見特徵。

OPzV電池在儲能和BESS應用中的應用

在所有固定類別中,它可能是蓬勃發展的ESS市場,一些人認為到2035年將達到5460億美元,這為OPzS設計的開發提供了最多的機會。 表1列出了BESS類別中電池的不同插座,而圖。 圖 7 給出了按主要用途劃分的全域儲存容量圖表。 其中,需求回應和能源銷售是最有可能需要定期深度排放的用途。 在所有這些情況下,裝置可能約為1兆瓦時或更高,位於發電站或配電變電站附近,並自動或遠端運行。

表1 BESS在公用事業和電錶后的商業用途

價值流 派送原因 價值 誰?
減少需求費用 減少負載 - 調峰 通過降低需求費用降低帳單 客戶
使用時間/能源套利 在能源成本高昂的高峰期調度電池 降低零售電費 公用事業或客戶
容量/需求回應 向電網調度電力,以回應由公用事業或ISO發出信號的事件 容量服務付款 公用事業,客戶,災難恢復劑
頻率調節 電池注入或吸收功率以遵循調節信號 監管服務付款 實用程式, ISO, 第三方
能源銷售 在位置邊際價格 (LMP) 較高的時間發貨 能源的 LMP 價格 客戶、第三方
彈性 電池調度,在停電期間為關鍵設施供電 避免了中斷成本 實用程式,ISO,第三方
延期資本 本地支援電壓或降低負載 防止代價高昂的基礎架構升級 實用程式, ISO
Fig 7 Global battery storage capacity by primary case use
Fig 7 Global battery storage capacity by primary case use

OPzV電池在印度

Fig 8 India’s cumulative installed power capacity mix
Fig 8 India’s cumulative installed power capacity mix

另一個尚未有限的應用是電動汽車充電站。 在電網供電的同時使用BESS有很多優點。
由於所有這些原因,具有高循環壽命的免維護深度放電OPzV電池是最佳選擇。 除此之外,鉛酸的低成本/千瓦時,使OPzV電池和化學設計成為BESS站和變電站實現良好投資回報率和低資本成本選擇的理想選擇。

OPzV太陽能電池

可再生能源
BESS市場的主要部分是可再生能源。天然存在的能源,主要是太陽能和風能,正在迅速成為許多國家能源總產量的主要貢獻者。圖 8.顯示印度目前可再生能源發電量佔總電力供應量的35%以上。在所有可再生能源領域中,增長最快的技術可能是太陽能。.

太陽能發電量在2018年增長了約24%,其中亞洲以64吉瓦的增長主導著全球增長(約佔2018年全球擴張的70%)。 風能和太陽能都是儲能的理想候選者,因為它們不能按順序打開和關閉。 國際可再生能源協會(ARENA)預測,到2050年,光伏發電將達到8519吉瓦,成為全球第二大電力來源。 9. 這種趨勢被認為適用於併網和離網應用,國內安裝的增長速度與工業和電網規模的企業大致相同。

凝膠電池對太陽能有好處嗎? 凝膠電池更好嗎?

是的。 凝膠電池適用於太陽能應用。 這是因為以下特點

  • 它們是密封的免維護電池
  • -20°C 至 55°C 的寬工作溫度範圍
  • 不受酸分層的影響
  • 網格腐蝕最小
  • 與AGM VRLA相比,過早的容量損失(PCL)更低
Fig 9 IRENA projection to 2050 for PV installed capacity in total Renewable Sources
Fig 9 IRENA projection to 2050 for PV installed capacity in total Renewable Sources
Fig 10 Site power requirements for Telecom installations for 2G 2 – 4G and 5G according to Huawei
Fig 10 Site power requirements for Telecom installations for 2G 2 – 4G and 5G according to Huawei

變化最大的顯然是風能,在產生能量時存儲能量並在需要時釋放能量的能力是一個主要優勢。 使用儲存的能量可以滿足高峰需求期,即使風不吹,太陽不照耀。 這可能意味著能源生產資本投資的大幅減少。 大多數國家的峰值電力需求約為後台使用的3到5倍,每天只需幾個小時。 例如,在英國,早晚的峰值需求約為69GW,持續約2小時。

這與一天中其他20小時20至25吉瓦的穩定潛在需求形成鮮明對比。 與其讓能源發電機由於產能過剩而長時間閑置,不如讓更少的風力渦輪發電機全天滿負荷運行,將其能量存儲在電池中,以便在高峰需求時使用。

什麼是電信中的OPzV電池?

電信和備用電源。
目前,電信塔約佔全球能源使用的1%。 由於離網塔的建設速度為每年16%,因此在提供安全、一致的電力同時減少二氧化碳排放方面存在挑戰。 因此,結合柴油發電機、電池和太陽能電池板的離網電力解決方案正在增加。 不斷上漲的燃料成本也導致高昂的運營費用。 如果我們再加上越來越嚴格的政府和環境法規,那麼就會出現一種全球形勢,柴油的使用將受到限制,為使用可再生能源鋪平道路,從而為電池存儲鋪平道路。

典型的遠端電信塔將由柴油和太陽能的混合能源系統供電,其中使用電池儲存太陽能將減少柴油燃料消耗。 根據電站的大小,100%太陽能可以與電池存儲一起使用,以實現夜間使用。 然而,不僅正在建設更多的塔,而且每個網站的能源需求也在增加,特別是隨著5G網路的引入。 10. 免維護的OPzV電池在每週期成本方面具有顯著的優勢,並且在遠端電信安裝中還提供了最高水準的可靠性和性能。 通常,這些充電站需要頻繁、長時間的電池放電,而無需維護或定期檢查。


休閒和鐵路的其餘類別有一些獨特的方面。 這兩家公司都有攜帶電池的車輛,電池被用作照明和其他支援系統的電源。 在大多數情況下,電池不是移動車輛的動力源,但它仍然定期深度放電。 在船舶使用的情況下,它可以用於船上的導航系統或冰箱,並根據船的設計從柴油發動機或太陽能電池板充電。

然而,例如,對於電動運河船,它將是一個牽引應用,其使用模式與FLT或EV相同。 在所有情況下,OPzV電池的深度放電和長週期以及缺乏維護是這些應用所需的特性。

什麼是OPzV電池? 用於鐵路

鐵路能源需求很難在大多數標準標題下進行分類。 但是,在該組中,存在靜止信號的類別。 這實際上具有與太陽能相同的電池要求。 火車照明電池和空調電池的類別雖然在移動平臺上,具有類似的深度放電要求,但不規則且不可預測,因此與備用電源應用具有相似的要求。

因此,深放電OPzV電池是火車照明電池和空調電池最合適的選擇,特別是因為它們不需要昂貴的維護,並且可以避免因維護不善而造成損壞的可能性。 另一種鐵路類別的柴油起動更接近於SLI而不是工業要求 ,OPzV電池 不適合這種用途。 在柴油電力機車中,有一個單獨的柴油機車起動器電池。

到目前為止討論的電池應用是基於當前的市場需求。 然而,電化學儲能的新興應用尚未商業化。 一個新的要求是電動汽車充電站。 電池儲能在這種應用中會受益有幾個原因。 首先,由於電動汽車的快速和多次充電,將出現高輸出浪湧,可能大於輸入的電源。 在這種情況下,使用儲存的電池能量將減少對電網供應的需求,這意味著更小的變電站需求和更低的資本成本。

其次,由於使用存儲的電池能量來滿足需求峰值,因此可以避免峰值需求費用,這將導致從電網獲得恆定的低功率消耗。 第三,電池存儲還將允許使用可變的可再生能源,方法是在光伏陣列或風力渦輪機產生能量時存儲能量,並利用這些能量來補充電網供應。 所有這些都大大降低了資本支出和運營成本。

另一個可能的OPzV電池應用來自使用電信塔發電的機會,方法是在其中建造多餘的可再生能源容量,並通過微型電網向周圍社區出售電力。 這不僅有助於通過為供應商提供額外的收入來源來降低建造和運營電信塔的成本,而且還使電網網路不發達的國家能夠為偏遠社區提供急需的電力。

OPzV 電池技術

在討論的所有OPzV凝膠電池應用中,OPzV電池的結構,化學和設計是滿足市場需求的關鍵。 使用鉛酸化學,具有高循環壽命,低資本和運行成本以及該技術幾乎為零維護的特性,使OPzV電池系列成為大多數固定應用的合乎邏輯的選擇,如果不是無與倫比的選擇。 與此同時,材料,設計和結構質量同樣重要。 所有這些都必須具有優質,以確保當OPzV電池每天放電和充電時,板可以承受正極活性物質(PAM)的日常膨脹和收縮。

OPzV電池製造商在印度

Microtex致力於確保其電池的所有這些方面都是可以實現的最佳選擇。 這些電池由世界公認的德國科學家設計,為了確保材料品質,他們獨特地製造了自己的電池 手套 和隔膜。 世界目前正面臨許多前所未有的挑戰。 Microtex正在提供解決方案和電池產品,以説明改善全球企業和社區的結果。 使用Microtex提供的可靠,高品質和節能的固定式OPzV電池將在應對這些挑戰方面發揮重要作用。

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