在SMM举办的2023欧洲锂电池大会上,Gold Electronic技术总工程师 Peng Cao带来了如何使储能系统更安全、更高效的分享。
储能应用发展趋势
2022 年,全球储能应用发展迅速,新增 30.7 千兆瓦,与 2022 年相比增长了 98%。中国、欧洲和美国成为主要市场,占市场总量的 86%,与 2021 年相比增长了 6%。
彭博NEF 2023年市场报告预测显示,ESS累计装机容量将达到1877 GWh,发电容量达到650GW。
同时,DNV也预测,2030年锂离子电池储能将达到1.6TWh。
两者都有类似的预测,我们预计未来十年新增储能容量将超过1TWh。
2023年,特斯拉在现场演讲中预测,未来的总储能容量将达到 240TWh。
如何让储能系统赚更多的钱?
电池老化和不一致性对利润的影响
考虑到电池阵列的一致性会变差,进而将导致电池老化,电池电量低会影响系统性能,如木桶效应。由于电池老化,3-5年后,储能系统回报将减少。电池老化和一致性的影响将对利润产生负面影响。
电池系统可用容量
Cmax 表示电池可释放的最大容量,Ca 表示电池可释放的实际容量,Ca/Cmax 表示容量比。
有两种常见的均衡方式:被动均衡和主动均衡。这两种方法都适用于最大限度地提高可用容量和延长电池寿命。
为了提高系统性能和电池一致性、增加配比、延长系统寿命,主动均衡策略是较好的解决方案。
被动均衡技术
被动均衡目前在储能系统中得到广泛应用,因为被动均衡方法简单、成熟、成本低。不过,其缺点是:
1.耗散的能量被损耗
2.释放的热能给系统安全带来风险
3.均衡电流较低,仅为 100mA~200mA
4.均衡时间短,效果不佳,因为均衡时间在充电周期末期
5.只能对高电压电池进行放电,无法对劣质电池进行改进
主动均衡技术
现在电池容量不断增加,一致性也会随之增加。对于 280Ah 的电池,1% 的差异就是 2.8Ah。被动均衡电流通常小于 200mA,这太小了。将无法满足未来高电池容量 BESS 应用的要求。此外,被动均衡还会造成能量浪费。主动均衡将是 BESS 不可或缺的解决方案。
其还介绍了Gold主动均衡拓扑、主动均衡的策略、主动均衡的效果、投资回报等内容。
如何使储能系统更安全?
火灾事故和热失控
过度充电和过度放电
连续充电/放电循环
外部短路
温度控制不良
温度监测的不足
1.24S2P模块只有48个电池的四个测温点,其他44个电池不在监测范围内,存在盲区。
2测温点通常设置在导电性能良好的连接条上。热量将在连接点和测量点之间消失。
3.当前的 NTC 传感器具有温度延迟(30 秒)和温差。
Gold G2 BMS
Gold公司开发了第二代(G2)BMS,并实现了更高精度的温度测量和每个电池的安全阀检测。它可以预测潜在的热失控和阀门打开时间,以便及时启动保护程序和预先灭火。
此外,其还对三级BMS体系结构、欧盟电池固定应用路线图、Gold BMS发展路线图以及BMS模块获得的认证进行了阐述。