Aus technischer Sicht werden in diesem Artikel Energiespeicherzellen und Stromversorgungszellen im Hinblick auf Sicherheit und Kostenreduzierung verglichen, und es wird festgestellt, dass sich der Entwicklungspfad von Energiespeicherprodukten hauptsächlich in großer Kapazität, langer Lebensdauer, hoher Effizienz, hoher Sicherheit, hoher Integration und Intelligenz niederschlägt.
1. Die Batteriemanagementsysteme von Energiespeicherzellen und Leistungszellen sind unterschiedlich
- Hardware-Architektur: Das Energiespeichersystem ist relativ groß, und die Hardware ist grundsätzlich zwei- oder dreischichtig aufgebaut. Das Stromversorgungssystem hat im Allgemeinen eine ein- oder zweischichtige Architektur.
- BMS-Verwaltung: Das Leistungsbatteriesystem arbeitet mit hoher Geschwindigkeit und stellt höhere Anforderungen an die Reaktionsgeschwindigkeit und die Leistungseigenschaften der Batterie, die Genauigkeit der SOC-Schätzung und die Anzahl der Berechnungen der Zustandsparameter. Die entsprechenden Anpassungsfunktionen müssen ebenfalls über das BMS implementiert werden.
Im Energiespeichersystem interagiert der Lithium-Akku nur bei Hochspannung mit dem Energiespeicherwandler. Der Wandler entnimmt Strom aus dem Wechselstromnetz und lädt die Batterie auf; oder die Batterie versorgt den Wandler mit Strom, und die elektrische Energie fließt durch den Wandler.
Der Konverter wandelt sie in Wechselstrom um und leitet sie an das Wechselstromnetz weiter. Die Anforderungen an die Lade- und Entladeeigenschaften sind relativ hoch.
- Kosten: Lithiumbatterien für die Stromerzeugung konkurrieren mit den herkömmlichen Brennstoffen, während Lithiumbatterien für die Energiespeicherung im Kostenwettbewerb mit den herkömmlichen Technologien für Spitzenlast und Frequenzmodulation stehen. Darüber hinaus liegt die Größenordnung von Energiespeicherkraftwerken grundsätzlich über der Megawatt-Ebene oder sogar über Hunderten von Megawatt. Daher sind die Kosten von Lithiumbatterien für die Energiespeicherung niedriger als die von Lithiumbatterien für die Stromversorgung, und auch die Sicherheitsanforderungen sind höher.
- Elektrische Architektur: Das größte Problem bei Elektrofahrzeugen ist die Lebensdauer der Batterien. Hier gibt es zwei Lösungen: Schnellladung und Batteriewechsel. Die elektrische Spannung von Kraftfahrzeugen hat sich von 400 V auf 800 V erhöht, und andere Stromversorgungssysteme, wie z. B. Zweiräder, sind meist 48-V/60-V/72-V-Systeme. Auch bei den Batteriesystemen für die Energiespeicherung vollzieht sich ein Wandel von Niederspannungs- zu Hochspannungssystemen, wobei 1000V/1500V der Mainstream sind.
- Methode der Kommunikation: Energiebatteriesysteme verwenden im Allgemeinen CAN-Kommunikation. Unabhängig davon, ob es sich um ein neues Energiefahrzeug oder ein Zweirad handelt, wird die interne Kommunikation auf der Grundlage von Komponenten realisiert. Das Energiespeichersystem verwendet intern die CAN-Methode, und der Hochspannungsteil bevorzugt nach und nach die Daisy-Chain-Methode.
Das externe Kommunikationsverfahren verwendet in der Regel das TCP/IP-Protokoll.BMS für Energiespeicher unterscheidet sich von BMS für Fahrzeuge. Das Fahrzeug-BMS hat höhere Anforderungen an die Anpassung an die Umgebung.
Das Energiespeichersystem ist komplexer und größer, hat eine größere Lade- und Entladetiefe und einen längeren Lebenszyklus. Das Energiespeicher-BMS muss mit einem komplexeren Energiemanagementsystem umgehen.
2. Verschiedene Anwendungsszenarien
Leistungsstarke Lithiumbatterien werden hauptsächlich in Elektrofahrzeugen, Elektrofahrrädern, Elektromotorrädern und anderen elektrischen Geräten verwendet; sie werden auch in handgehaltenen Geräten wie Elektrowerkzeugen und Gartengeräten eingesetzt;
Sie werden auch in Stromübertragungsstationen verwendet, um den Schließstrom für die Aggregate zu liefern; Leistungsbatterien haben eine hohe Energiedichte, Volumendichte, Lade- und Entladerate, Batteriesicherheit und andere Aspekte stellen höhere Anforderungen, und die Kosten sind ebenfalls höher.
Lithiumbatterien zur Energiespeicherung werden zur Speicherung und Abgabe von elektrischer Energie verwendet. Sie werden hauptsächlich für kleine Energiespeicher im Freien, Kommunikations-Basisstationen, industrielle und kommerzielle Energiespeicher und große Energiespeicher für Basisstationen verwendet.
Die Energiespeicherung in großen Basisstationen wird hauptsächlich für die Spitzenlastreduzierung und die Auffüllung von Tälern mit Batterien sowie für die Frequenzmodulation des Stromnetzes verwendet. Wasserkraft, Windenergie, Photovoltaik usw.
Die wichtigsten Methoden zur Erzielung von Strompreisdifferenzen sind die Spitzenlastreduzierung und die Talfüllung. Gegenwärtig entwickeln sich kleine Energiespeicher rasch.
Zu den kleinen Energiespeichern gehören Notstromversorgungen für Basisstationen, digitale Produkte, Stromversorgungsprodukte, Medizin- und Sicherheitsprodukte sowie Haushaltsgeräte. UPS-Energiespeicherung Stromversorgung, etc.
3. Leistung und Design sind unterschiedlich
Power-Lithiumbatterien konzentrieren sich mehr auf die Lade- und Entladeleistung. Sie erfordern schnelle Laderaten, hohe Ausgangsleistung und Vibrationsfestigkeit. Sie legen besonderen Wert auf hohe Sicherheit und hohe Energiedichte, um eine lange Lebensdauer zu erreichen, sowie auf ein geringes Gewicht und Volumen.
Bei Lithiumbatterie-Energiespeichern liegt der Schwerpunkt auf der Batteriekapazität, insbesondere auf der Betriebsstabilität und Batterie Leben Zyklus . Achten Sie mehr auf die Konsistenz der Batteriemodule und der Batteriematerialien. Ausdehnungsrate und Energiedichte, Gleichmäßigkeit der Elektrodenmaterialleistung usw., um eine lange Lebensdauer und niedrige Kosten des gesamten Energiespeichers zu erreichen.
Leistungsbatterien haben höhere Leistungsanforderungen als gewöhnliche Energiespeicherbatterien. Zum Beispiel sollte die Energiedichte so hoch wie möglich sein, die Ladegeschwindigkeit der Batterie sollte schnell sein und der Entladestrom sollte groß sein. Die Anforderungen an gewöhnliche Energiespeicherbatterien sind jedoch nicht so hoch.
Nach den Normen können Leistungsbatterien mit einer Kapazität von weniger als 80% nicht mehr in Fahrzeugen mit neuer Energie verwendet werden, aber mit leichten Modifikationen können sie auch in Energiespeichersystemen eingesetzt werden. Der Lade- und Entladestrom von Leistungsbatterien ist größer, und auch die Anforderungen an den Innenwiderstand sind strenger.
Lade- und Entladespannung: Verschiedene Typen von Lithiumbatterien haben unterschiedliche Anforderungen an die Lade- und Entladespannung. Vor dem Laden und der Verwendung müssen Sie darauf achten, ob die Spannung übereinstimmt, um eine Überladung oder Überentladung der Batterie zu vermeiden.
Die Szenarien, in denen Leistungsbatterien eingesetzt werden, sind strenger und die Arbeitsbedingungen sind komplexer. Die Entwicklung von Leistungsbatterien erfordert die Unterstützung durch eine vollständige Lade- und Entladeleistungsübersicht und eine SOP-Strategie.
4. Verschiedene Arten von Batterien
Aus Gründen der Sicherheit und der Wirtschaftlichkeit werden bei der Auswahl von Lithiumbatterien für Energiespeicherkraftwerke häufig Lithium-Eisenphosphat-Batterien verwendet. Es gibt auch andere Batterien, wie Lithium-Kobalt-Oxid-Batterien. Die derzeit gängigsten Batterietypen für Lithium-Batterie-Elektrofahrzeuge sind LFP-Batterien und NCM-Batterie.
Power-Type-Batterien verbessern die Kühlleistung vor allem durch die Verringerung des Innenwiderstands der Batterie und verringern die Verluste bei der Stromaufnahme und -abgabe erheblich.
Gleichzeitig ist die Lade- und Entladerate 10-mal höher als bei herkömmlichen Energiebatterien, so dass das System jederzeit mit ausreichend Energie versorgt werden kann.
5. Unterschiedliche Lade- und Entladeraten
Aufgrund der unterschiedlichen Anwendungsszenarien sind auch die Anforderungen an die Batterieleistung unterschiedlich. Zunächst einmal stellen Lithiumbatterien als mobile Energiequelle hohe Anforderungen an die Energiedichte (Volumen und Masse), die unter der Prämisse der Sicherheit so hoch wie möglich sein sollte, um eine längere Lebensdauer der Batterie zu erreichen.
Gleichzeitig erhoffen sich die Nutzer, dass Elektrofahrzeuge sicher und schnell aufgeladen werden können, so dass die Anforderungen an die Energie- und Leistungsdichte von Lithiumbatterien hoch sind. Allein aus Sicherheitsgründen werden derzeit üblicherweise Energiebatterien mit einer Lade- und Entladekapazität von etwa 1 C verwendet.
Die meisten Energiespeicher müssen nicht bewegt werden, so dass für Lithiumbatterien als Energiespeicher keine direkten Anforderungen an die Energiedichte bestehen. Was die Leistungsdichte betrifft, so stellen verschiedene Energiespeicherszenarien unterschiedliche Anforderungen.
Er wird für die Speicherung von Stromspitzen, die netzunabhängige Speicherung von Photovoltaik-Energie oder für die Speicherung von Energie aus Spitzen- und Talpreisen auf der Nutzerseite verwendet. In der Regel muss die Energiespeicherbatterie mehr als zwei Stunden lang kontinuierlich geladen oder entladen werden, daher eignet sich ein Kapazitätstyp mit einer Lade-Entladerate von ≤0,5C. Batterie.
Für die Regulierung der Netzfrequenz oder für Energiespeicherszenarien, die die Schwankungen der erneuerbaren Energien ausgleichen, müssen Energiespeicherbatterien innerhalb von Sekunden bis Minuten schnell geladen und entladen werden, so dass sie sich für ≥2C-Batterieanwendungen eignen;
In einigen Fällen sind Frequenzregelung und Leistungsregelung gleichzeitig erforderlich. Für Spitzenanwendungen sind Batterien vom Typ Energie besser geeignet. Natürlich können in diesem Szenario auch Leistungs- und Kapazitätsbatterien zusammen verwendet werden.
6. Unterschiedliche Lebensdauer
Lithium-Ionen-Akku eEnergiespeicherung haben höhere Anforderungen an die Lebensdauer. Die Lebensdauer neuer Energiefahrzeuge beträgt in der Regel 5-8 Jahre, während die Lebensdauer von Energiespeicherprojekten im Allgemeinen mehr als 10 Jahre betragen dürfte. Die Zykluslebensdauer von Lithiumbatterien für die Stromversorgung beträgt 1000-2000 Mal, während die Zykluslebensdauer von Lithiumbatterien für die Energiespeicherung im Allgemeinen mehr als 3500 Mal betragen muss.
Die Ausfallcharakteristika beim Laden und Entladen sind unterschiedlich: Lithiumbatterien für die Energiespeicherung erfordern eine hohe Kapazität und eine lange Lebensdauer und müssen in der Lage sein, Strom über einen langen Zeitraum zu speichern, während Lithiumbatterien für die Stromversorgung hohe Entladeraten und eine lange Lebensdauer erfordern, um den Anforderungen an hohe Geschwindigkeiten und hohe Leistungen gerecht zu werden.
7. Unterschiedliche Energiedichten
Im Vergleich zu Leistungsbatterien haben Energiespeicherbatterien geringere Anforderungen an die Energiedichte. Solange es sich hauptsächlich um Kapazitätsbatterien handelt, benötigen sie keine hohe Ausgangsleistung. Allerdings sind eine höhere Zuverlässigkeit und eine längere Lebensdauer erforderlich. Die Anforderungen an die Energiedichte von Hochleistungs-Lithiumbatterien sind relativ hoch, um den Anforderungen von Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsanwendungen gerecht zu werden.
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