微泰2V OPzS電池
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固定電池應用的最佳選擇?

固定電池的世界並不是靜止不動的。 對於這個迅速擴張的市場,最好的電池選擇是什麼?

世界正在迅速變化。 越來越多的行業、組織、地區和國家需要持續可靠的按需電力。 國家電網通常難以滿足峰值電力需求,在一些國家,按城市或地區計劃停電是司空見慣的。 在基礎設施成熟的工業化國家,供應肯定會緊張,有時高峰事件,損壞或事故可能導致長時間停電。 另一方面,發展中經濟體在沒有國家電網供電的偏遠地區供電時可能會遇到問題。

然後是現代需求,即儲存來自可變或可再生資源的能量,這些資源的功率輸出可能是間歇性的,有時是不可預測的。 風能和太陽能發電機可以兩者兼而有之。 這些甚至更可預測的能源,如潮汐發電機,也可以在不方便的時候提供電力,即不在高峰需求時期。 有許多與電網相關的應用(頻率控制,調峰,套利等)和本地 UPS,備用電源,節省成本等,這也是現代商業的重要組成部分。
這些只是需要固定儲能設施的一些應用。

不幸的是,數據不是最新的。 這是由於缺乏關於這個不斷增長和更有利可圖的市場的免費資訊。 增長最快的行業是用於數據中心應用的儲能和UPS,是大型企業,可以是投資者驅動的商業運營。 因此,提供相關信息有潛在的利潤,因此像路透社這樣的公司確實發現他們的資訊是有需求的。 出於這個原因,統計數位不會像我想要的那樣連貫或直接適用。 但是,它們將足以提供對這個高增長市場部門當前趨勢的理解。

如果我們仔細檢查圖中提供的縮寫清單。 1 可以看出,這些應用有非常不同的要求。 我們可以假設的其他部分中最大的部分主要是儲能。 據路透社報導,2017年鉛酸電池固定市場價值為83億美元,由以下行業組成:
電信
不間斷電源
效用
應急照明
安防系統
有線電視/廣播
石油與天然氣
可再生能源
鐵路備份系統
別人
出於本文的目的,很少有人可以結合其中一些市場,因為它們的電池要求相似。 表 1 顯示了這些應用對已安裝電池的需求。

其中一些應用程式可以進一步細分。 從儲能開始,這可能是增長最快的固定應用。 在過去的20年中,人們已經認識到,儲能,無論是直接從電網(如公用事業規模的運營中)還是作為可變可再生能源發電機的補充,都具有一系列的好處。 下表2給出了電網規模儲能可以用於的不同用途的合理全面的清單。

2v OPzS 固定電池圖1
圖1 固定電池市場
無花果。 2 顯示了Microtex 2v OPzS的顯著特徵
無花果。 2 顯示了Microtex 2v OPzS的顯著特徵

顯而易見的是,能源套利等一些應用具有顯著的商業利益,並且該行業基於以低價購買儲存的能源儲備,然後在需求高峰期或能源發電機陷入困境時轉售給分銷商。 有效利用可再生能源的能力變得越來越重要,國家和地區正在努力通過不斷增長的工業化和消費者需求來降低二氧化碳排放量。

電網規模的儲能以及遠端電信塔等其他市場都是新興的市場,電池處於理想的位置,以實現其增長。 在所有可用的電池存儲技術中,鉛酸,特別是2v OPzS和OPzV設計,可以為大多數固定市場提供非常經濟高效的解決方案。

表1固定式電池應用及其要求

應用 典型尺寸 最大放電 放電頻率 放電率
儲能 1-50 兆瓦時,最大 - 290 80% 日常 0.2 C10
不間斷電源 0.5 - 500 千瓦時 20% 不頻繁/每周 0.05 C10
緊急/備份 0.5 千瓦時 - 10兆瓦時 80% 不頻繁/每周 0.08 C10
鐵路/電纜/安全 0.1 - 5千瓦時 60% 日常 0.1 C10
可再生能源 0.5千瓦時 - 5兆瓦時 70% 日常 0.1 C10
電信 5 千瓦時 - 50 千瓦時 70% 日常 0.1 C10

我們不應該擔心的一件事是我們國家電網的能源容量。 我們缺乏的是滿足高峰期電力需求的能力,而不是滿足我們總能源需求的能力。 許多工業化國家的發電量可能超過每日總能源需求,但在高峰消費時期處於或接近其發電能力。 例如,在英國,最大峰值需求徘徊在60吉瓦左右,供應能力約為75吉瓦,但由於頻繁故障,供應能力往往要低得多。

這意味著有時峰值需求可能會超過發電機供應。 這與印度形成鮮明對比,印度的電力需求在今年3月觸及176.724千兆瓦的歷史新高,儘管裝機容量為350.162吉瓦。 然而,印度的許多邦確實經歷了計劃內和計劃外的停電,峰值電力供應一直很低。 這可以通過提及諸如一些國有配電公司不穩定的財務狀況等問題來解釋,這些問題使它們無法獲得所需的電力量。

應用 描述
能源套利 可以存儲能源和計量器,用於購買和轉售,並獲利
頻率調節 通過使用暫態電池電源可以防止由於重負載而導致的頻率突然下降
產能鞏固 當可變發電(即太陽能和風能)輸出低於發電機的額定值時,使用存儲提供能量來填充,以提供恆定的功率輸出
電能品質 電壓水準和/或頻率干擾的測量
黑色啟動 "停電后電網的可靠恢復。這要求發電機組在沒有外部電源的情況下啟動,或者在與電網斷開連接時自動保持在較低的水平上運行。
調峰/需求側管理/負載均衡 負載 - 服務實體或其客戶為影響其用電量或時間而進行的 ZII 活動或計劃
備用電源(核能和化石燃料發電機) 在商業和工業設施發生電源故障時提供電源。 如果發電機無法應對或發生故障,發電廠也可以使用電力來提供電力
不間斷電源 不間斷電源是一種在電源故障或降至不可接受的電壓水準時提供備用電池的設備。 可用於家庭或工業應用

印度政府聲稱,在2019財年的9個月中,峰值需求增長了7.9%,而2018財年同期為2.8%。 它將這種電力需求的增加歸因於家庭電氣化的普及,對農業消費者的供應增加,低水力發電量和延長夏季。 印度近50%的發電能力來自水力發電廠。 這意味著其他發電機約佔潛在產量的170GW。 考慮到這一點,儲能的傾向是巨大的,擁有更大的能量儲備而不是在需要時增加或打開額外的發電機會帶來明確的好處。

除了電力供應和避免停電外,儲能還可以解決許多問題,例如由於其即時回應能力,將電源頻率保持在適當的水準。 然後是峰值需求問題和可再生能源的利用,這些能源永遠不會在方便的時候生產,以滿足我們的峰值需求。 安裝儲能而不是發電的成本也是有利的,特別是如果選擇最具成本效益的電池選項。 是的,正如您可能已經猜到的那樣,熟悉的鉛酸化學提供了最佳的全方位價值。

這不僅適用於資本成本,也適用於生命週期成本和財務投資回報率。 在儲能中,鉛酸的主要致命弱點,其低能量密度並不是其成功運行的重要因素。 由於建築物內沒有移動和充足的可用空間,並且電池存放在混凝土地板上,因此重量和體積並不是真正重要的問題。

2V OPzS 快速回應時間

儲能所有方面的主要要求是幾秒鐘的快速響應時間,高效的能量轉換以及較長的日曆和循環壽命。 2v OPzS 和 OPzV 系列具有毫秒級的回應時間,以及所有不同 LAB 設計中最佳的週期和日曆壽命。

OPzS vs OPzV

2v OPzV在兩個方面有所不同:它具有固定的GEL電解質和減壓閥,以保持產生的氧氣和氫氣在充電,在電池內進行重組。 這些特徵特別顯示,帶有用於網格的脊柱的管狀板和在活性材料中保持的多管,是這種設計單元的長週期和日曆壽命的關鍵。

什麼是OPzS電池?

在鉛酸選項中,2V OPzS在大多數固定應用中具有更好的全方位性能,特別是對於迴圈壽命,但缺點是需要補充維護以及相關的成本。 在計算儲能(LCOES)的平准化成本時,重要的是要包括電池安裝和維護的全部成本。 在確定最佳電池選項時,了解實際成本非常重要,尤其是在評估不同的電池化學成分時。

2V OPzS 與鋰電池

例如,對於鋰離子電池,通常引用的是電池組成本,而忽略了冷卻,安全和防火設備。 在某些情況下,計算中僅包括電池成本,甚至不包括電池組和管理系統。 平准化能源成本(LCOE)可以很容易地從以下關係中確定:

  • 平准化度電成本 = 電池使用壽命期間所有成本的總和/電池使用壽命期間所有輸出的總和。

電池壽命的成本包括電池的電充電。 在這種情況下,以百分比表示的產出/投入用於計算成本。
整個生命周期的輸出主要取決於電池的循環壽命,電池越高越好。 這降低了根據上述關係提供電力的成本。 這再次是計算電池購買時混淆和錯誤的根源。 在鉛酸的情況下,電池的壽命主要取決於其放電深度(DOD)。

DOD 越低,電池迴圈壽命越長(圖 3)。 許多客戶會嘗試通過將資本成本保持在最低限度並購買最小容量的電池來完成這項工作來最小化頂線。 事實上,電池僅增加50%就會產生50%而不是80%的DOD,並且實際上將使迴圈壽命增加一倍。 在這種情況下,系統和安裝成本幾乎沒有變化,只是電池的價格上漲了。

換句話說,您可以獲得幾乎最小資本案例的一半的平准化度電成本,而電池成本則增加了50%。 好處並不止於此:充電效率現在從不到80%增加到超過90%,進一步降低了您的平准化度電成本。

使用電池對儲能業務的好處是顯而易見的。 哪個電池的問題不那麼簡單。 目前,鋰離子是全球在這種不斷增長的應用中使用的主要化學品。 除非考慮行銷策略,否則其原因尚不完全清楚。 BESS系統安裝人員使用鋰離子的主要原因是,由於具有更高的迴圈壽命和出色的充電/放電效率,它具有比PbA更好的平准化度電成本。

回到我剛剛給出的增強型2v OPzS電池的數位,您可以看到迴圈壽命增加一倍,充電/放電效率提高,鋰離子電池仍然更昂貴,但不會提供更好的壽命或效率。 有一種做法正在開發使用以前用於EV電池組的二次壽命鋰離子電池。

圖3 放電深度(DoD)與迴圈壽命的關係
圖3 放電深度(DoD)與迴圈壽命的關係
圖4 Microtex 2v OPzS和2v OPzV 2v電池
圖4 Microtex 2v OPzS和2v OPzV 2v電池

已經表明,由於內部樹突生長造成短路,這些細胞可能會變得不安全。 韓國和美國的第二次生命鋰離子BESS裝置著火的問題,以及缺乏報廢回收設施的問題,都表明需要進一步評估鋰離子系統的真正平准化度電成本。 也許鉛酸電池行業需要一些更好的行銷。

UPS和備用電源的傳統應用仍佔全球固定市場的50%以上。 從表1可以看出,它們各自的要求有些不同。 對於UPS市場,電池必須提供偶爾的短時間斷電,以確保設備不受突然斷電或斷電的影響。 通常,這會導致電池組的淺層和不頻繁放電。 電池組通常保存在外殼或機櫃中,在其大部分日曆壽命期間保持恆定的低壓浮充。 在這種情況下,主要要求不是DOD或循環壽命,而是日曆壽命。

在恆定浮充的情況下,日曆壽命幾乎完全取決於電池網格中使用的合金的耐腐蝕性。 其他考慮因素是淹沒系統中的水分損失和VRLA OPzV電池的使用。
在免維護OPzV或低維護2v OPzS設計中,使用正確的脊柱合金和正確的活性材料成分,有效設計壽命可以超過20年。 在這方面,Microtex 提供的 2v OPzS 和 OPzV 系列是同類領先的產品(圖 4)。 由一位受人尊敬的德國電池科學家設計,採用最新的低氣體和耐腐蝕鉛鈣錫合金製造,提供無與倫比的性能,可靠性和使用壽命。

Microtex 通過為正負極板提供最佳活性材料平衡,並通過由完美平衡的鉛鈣錫合金製成的高壓壓鑄正脊柱網格,從而實現其電池的這些特性,鉛鈣錫合金是電池的關鍵部件。 它不僅是板的活性材料產生的電流的導體,而且還必須確保AM和電網之間存在良好的粘合,以最大限度地降低內阻並防止隨著電池迴圈而脫落的糊狀物。

在UPS應用中,電池處於恆定的低壓浮動充電狀態,對於正極而言,這意味著它不斷被氧化(腐蝕)。 Microtex用於製造棘刺的特定合金是數十年研發和商業經驗的結晶。 它提供了任何可用的鉛鈣合金的耐腐蝕性和低氣體性能的最佳混合物。 UPS應用的使用壽命結束通常以正極電網完全腐蝕為標誌。 在2v OPzS和OPzV設計中,通常要麼是正電網腐蝕,要麼是由於氣體逸出導致的電池因水損失而乾涸,這是最終電池故障的原因。

其他主要的固定應用是備用/應急電源、電信、可再生能源和信令。 我已將這些應用組合在一起,因為它們大多是深度放電應用,並且具有相似的電池要求。 同樣,良好的循環壽命,深度放電電阻和低維護是電池選擇的關鍵參數。

可再生能源和電信具有共同的運營模式,因為它們經常(在大多數情況下每天)放電和充電。 放電深度取決於電池需要多長時間才能持續使用,與資本支出相比。 國防部越低,初始成本越高。 運營商必須根據財務和技術原因來決定使用哪種電池。 對平准化度電成本的影響已經針對BESS情況進行了討論,對電信和可再生能源行業也是如此。

可再生能源應用利用了儲存能量的優勢,這些能量通常是間歇性的,並且在不方便的時候產生。 無論是在國內、地方和國家層面的電錶後面還是儀錶應用前面,都是如此。 電池存儲允許從風力渦輪機裝置中收集能量,這些能量可能是不可預測的和不可用的,因為它們在原產地時不需要,在需要時釋放,例如在高峰需求時期。 同樣,對於家庭和電網規模的安裝一樣如此。

太陽能是另一個例子,雖然可以預測,但通常在需求很少時產生。 在這些範例中,能量輸入/能量輸出(充電/放電)迴圈通常是每天發生的。 在這方面,它與電信行業非常相似,無論是全電動還是混合動力柴油系統。 在所有這些情況下,電池通常每天放電和充電,通常在60%到80%DOD之間。
對於大多數固定式應用,在成本、回應時間、電力輸送和儲能能力方面,最有效的全方位儲能解決方案是電池(圖5)。

圖5 不同儲能技術的比較

2V 網路數據終端

大多數國內和商業規模的運營將位於任何其他形式的儲能(如抽水蓄能,壓縮空氣,飛輪等)不合適的地區或環境中。 如前所述,Microtex 2v OPzS 和 OPzV 中用於正極網格的管狀板和合金的結構以最小的充氣速率(水損失)提供了盡可能高的循環壽命。 這使得這種設計成為大多數這些應用中最合適和最具成本效益的選擇。 例如,在太陽能裝置中使用管狀板電池和單體電池已經確立。

對於超長的迴圈壽命和深度放電能力,選擇2V OPzS是最合適的。 但是,它帶有補充維護的額外價格標籤。 在某些情況下,特別是在遠端應用中,加滿水不是一種選擇。 在這些情況下,Microtex的OPzV系列具有2v OPzS系列中的所有功能,但具有凝膠電解質和密封的VRLA操作。

可以說,備用電源是未來一個不斷增長且日益重要的市場。 因此,使用最有經驗和最先進的鉛酸電池公司是完全有意義的。 許多公司都會提出這一主張,但很少有公司擁有Microtex的經驗和業績記錄來真正實現。

有關Microtex opzs電池數據表,請與我們聯繫,並提供您需要的電池Ah容量。

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