DKSESS 100KW خارج الشبكة / نظام هجين الكل في واحد للطاقة الشمسية

مقارنة البطاريات في نظام تخزين الطاقة
تخزين الطاقة من نوع البطارية هو تخزين الطاقة الكيميائية.يمكن تقسيمها إلى بطارية حمض الرصاص، بطارية الليثيوم، بطارية هيدروجين النيكل، بطارية تدفق السائل (بطارية الفاناديوم)، بطارية كبريت الصوديوم، بطارية الكربون الرصاص، وما إلى ذلك وفقًا لنوع البطارية المحددة.

1. بطارية الرصاص الحمضية
تشمل بطاريات حمض الرصاص الغروانية والسائلة (ما يسمى ببطارية حمض الرصاص العادية).يتم استخدام هذين النوعين من البطاريات وفقًا لمناطق مختلفة.تتمتع البطارية الغروانية بمقاومة قوية للبرد، وكفاءة تشغيلها للطاقة أفضل بكثير من البطارية السائلة عندما تكون درجة الحرارة أقل من 15 درجة مئوية، وأداء العزل الحراري ممتاز.

تعد بطارية الرصاص الحمضية الغروانية بمثابة تحسين لبطارية الرصاص الحمضية الشائعة ذات الإلكتروليت السائل.يتم استخدام المنحل بالكهرباء الغرواني ليحل محل المنحل بالكهرباء حمض الكبريتيك، وهو أفضل من البطارية الشائعة من حيث السلامة وسعة التخزين وأداء التفريغ وعمر الخدمة.تستخدم بطارية الرصاص الحمضية الغروية إلكتروليت هلامي، ولا يوجد سائل حر بالداخل.تحت نفس الحجم، يتمتع المنحل بالكهرباء بسعة كبيرة، وقدرة حرارية كبيرة، وقدرة قوية على تبديد الحرارة، والتي يمكن أن تتجنب ظاهرة الانفلات الحراري للبطاريات العامة؛تآكل لوحة القطب ضعيف بسبب انخفاض تركيز المنحل بالكهرباء.التركيز موحد ولا يوجد طبقية بالكهرباء.

بطارية الرصاص الحمضية العادية هي نوع من البطاريات التي يتكون قطبها الكهربائي بشكل رئيسي من الرصاص وأكسيده، والإلكتروليت هو محلول حمض الكبريتيك.في حالة تفريغ بطارية الرصاص الحمضية، المكون الرئيسي للقطب الموجب هو ثاني أكسيد الرصاص، والمكون الرئيسي للقطب السالب هو الرصاص؛في حالة الشحن، المكونات الرئيسية للأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية هي كبريتات الرصاص.الجهد الاسمي لبطارية الرصاص الحمضية أحادية الخلية هو 2.0 فولت، ويمكن تفريغها إلى 1.5 فولت وشحنها إلى 2.4 فولت؛في التطبيق، غالبًا ما يتم استخدام ست بطاريات الرصاص الحمضية أحادية الخلية في سلسلة لتشكيل بطارية الرصاص الحمضية الاسمية 12 فولت، بالإضافة إلى 24 فولت، 36 فولت، 48 فولت، إلخ.

وتشمل مزاياها بشكل رئيسي: الختم الآمن، نظام إطلاق الهواء، الصيانة البسيطة، عمر الخدمة الطويل، الجودة المستقرة، الموثوقية العالية، والصيانة المجانية؛العيب هو أن التلوث بالرصاص كبير وكثافة الطاقة منخفضة (أي ثقيلة جدًا).

2. بطارية الليثيوم
"بطارية الليثيوم" هي نوع من البطاريات التي تحتوي على معدن الليثيوم أو سبائك الليثيوم كمادة كاثود ومحلول إلكتروليت غير مائي.وهي مقسمة إلى فئتين: بطارية الليثيوم المعدنية وبطارية ليثيوم أيون.

تستخدم بطارية الليثيوم المعدنية عمومًا ثاني أكسيد المنغنيز كمادة كاثود، والليثيوم المعدني أو معدن السبائك كمواد كاثود، وتستخدم محلول إلكتروليت غير مائي.تستخدم بطاريات أيونات الليثيوم عمومًا أكاسيد فلزات سبائك الليثيوم كمواد كاثود، والجرافيت كمواد كاثود، وإلكتروليتات غير مائية.لا تحتوي بطاريات الليثيوم أيون على الليثيوم المعدني ويمكن إعادة شحنها.بطارية الليثيوم التي نستخدمها في تخزين الطاقة هي بطارية ليثيوم أيون، يشار إليها باسم "بطارية الليثيوم".

تشمل بطاريات الليثيوم المستخدمة في نظام تخزين الطاقة بشكل أساسي: بطارية ليثيوم فوسفات الحديد، بطارية الليثيوم الثلاثية وبطارية منجنات الليثيوم.تتميز البطارية المفردة بجهد عالي، ونطاق واسع لدرجة حرارة العمل، وطاقة وكفاءة عالية، ومعدل تفريغ ذاتي منخفض.يمكن تحسين السلامة والحياة باستخدام دوائر الحماية والمعادلة.لذلك، وبالنظر إلى مزايا وعيوب البطاريات المختلفة، أصبحت بطاريات الليثيوم الخيار الأول لمحطات توليد الطاقة لتخزين الطاقة بسبب سلسلتها الصناعية الناضجة نسبيًا وسلامتها وموثوقيتها وملاءمتها للبيئة.

مزاياها الرئيسية هي: عمر الخدمة الطويل، كثافة طاقة التخزين العالية، الوزن الخفيف والقدرة على التكيف القوية؛العيوب هي ضعف السلامة وسهولة الانفجار والتكلفة العالية وظروف الاستخدام المحدودة.

فوسفات الحديد الليثيوم
تشير بطارية ليثيوم فوسفات الحديد إلى بطارية أيون الليثيوم التي تستخدم فوسفات حديد الليثيوم كمادة الكاثود.تشتمل مواد الكاثود في بطاريات أيون الليثيوم بشكل أساسي على كوبالات الليثيوم، ومنجنات الليثيوم، وأكسيد نيكل الليثيوم، والمواد الثلاثية، وفوسفات حديد الليثيوم، وما إلى ذلك. كوبالات الليثيوم هي مادة الكاثود المستخدمة في معظم بطاريات أيون الليثيوم.

لم يظهر فوسفات حديد الليثيوم كمادة لبطاريات طاقة الليثيوم إلا في السنوات الأخيرة.وفي عام 2005، تم تطوير بطارية ليثيوم فوسفات الحديد ذات السعة الكبيرة في الصين.أداء السلامة ودورة الحياة لا يمكن مقارنتها بالمواد الأخرى.يصل عمر دورة الشحن والتفريغ 1C إلى 2000 مرة.يبلغ جهد الشحن الزائد لبطارية واحدة 30 فولت، ولن يحترق ولن ينفجر الثقب.من السهل استخدام بطاريات الليثيوم أيون ذات السعة الكبيرة المصنوعة من مواد كاثود فوسفات حديد الليثيوم بشكل متسلسل لتلبية احتياجات الشحن والتفريغ المتكرر للسيارات الكهربائية.

فوسفات حديد الليثيوم غير سام، وخالي من التلوث، وآمن، ومواد خام من مصادر واسعة، ورخيصة، وطويلة العمر ومزايا أخرى.إنها مادة كاثود مثالية للجيل الجديد من بطاريات أيونات الليثيوم.بطارية ليثيوم فوسفات الحديد لها أيضًا عيوبها.على سبيل المثال، كثافة تدك مادة كاثود فوسفات حديد الليثيوم صغيرة، وحجم بطارية ليثيوم فوسفات الحديد ذات السعة المتساوية أكبر من بطاريات أيون الليثيوم مثل كوبالات الليثيوم، لذلك ليس لها أي مزايا في البطاريات الصغيرة.

نظرًا للخصائص المتأصلة لفوسفات الحديد الليثيوم، فإن أدائه في درجات الحرارة المنخفضة يكون أدنى من المواد الكاثودية الأخرى مثل منجنات الليثيوم.بشكل عام، بالنسبة لخلية واحدة (لاحظ أنها خلية واحدة وليست حزمة بطارية)، قد يكون الأداء المقاس لحزمة البطارية في درجات الحرارة المنخفضة أعلى قليلاً،

ويرتبط هذا بظروف تبديد الحرارة)، ويبلغ معدل الاحتفاظ بقدرته حوالي 60 ~ 70% عند 0 درجة مئوية، و40 ~ 55% عند - 10 درجة مئوية، و20 ~ 40% عند درجة حرارة - 20 درجة مئوية.ومن الواضح أن مثل هذا الأداء في درجات الحرارة المنخفضة لا يمكن أن يلبي متطلبات استخدام مصدر الطاقة.في الوقت الحاضر، قامت بعض الشركات المصنعة بتحسين أداء درجات الحرارة المنخفضة لفوسفات الحديد الليثيوم من خلال تحسين نظام المنحل بالكهرباء، وتحسين صيغة القطب الموجب، وتحسين أداء المواد، وتحسين تصميم هيكل الخلية.

بطارية ليثيوم ثلاثية
تشير بطارية الليثيوم البوليمر الثلاثية إلى بطارية الليثيوم التي تكون مادة الكاثود فيها عبارة عن مادة الكاثود الثلاثي من نيكل الليثيوم والكوبالت (Li (NiCoMn) O2).تتكون مادة الكاثود المركب الثلاثي من ملح النيكل وملح الكوبالت وملح المنغنيز كمواد خام.يمكن تعديل نسبة النيكل والكوبالت والمنغنيز في بطارية الليثيوم البوليمر الثلاثية وفقًا للاحتياجات الفعلية.تتمتع البطارية ذات المادة الثلاثية مثل الكاثود بسلامة عالية مقارنة ببطارية الليثيوم والكوبالت، ولكن جهدها منخفض جدًا.

مزاياها الرئيسية هي: أداء جيد للدورة.العيب هو أن الاستخدام محدود.ومع ذلك، بسبب تشديد السياسات المحلية بشأن بطاريات الليثيوم الثلاثية، يميل تطوير بطاريات الليثيوم الثلاثية إلى التباطؤ.

بطارية منجنات الليثيوم
تعد بطارية منجنات الليثيوم واحدة من أكثر مواد كاثود الليثيوم أيون الواعدة.بالمقارنة مع مواد الكاثود التقليدية مثل كوبالات الليثيوم، فإن منجنات الليثيوم تتمتع بمزايا الموارد الغنية، والتكلفة المنخفضة، وعدم التلوث، والسلامة الجيدة، والأداء المضاعف الجيد، وما إلى ذلك. إنها مادة كاثود مثالية لبطاريات الطاقة.ومع ذلك، فإن أداء الدورة الضعيف والاستقرار الكهروكيميائي يحد بشكل كبير من تصنيعها.تشتمل منجنات الليثيوم بشكل أساسي على منجنات الليثيوم الإسبنيل ومنجنات الليثيوم ذات الطبقات.يتمتع منجنات الليثيوم الإسبنيل بهيكل مستقر ويسهل تحقيق الإنتاج الصناعي.منتجات السوق اليوم كلها من هذا الهيكل.ينتمي منجنات الليثيوم الإسبنيل إلى النظام البلوري المكعب، ومجموعة الفضاء Fd3m، وتبلغ السعة النظرية المحددة 148 مللي أمبير/جرام.بسبب هيكل النفق ثلاثي الأبعاد، يمكن إزالة أيونات الليثيوم بشكل عكسي من شبكة الإسبنيل دون التسبب في انهيار الهيكل، لذلك فهي تتمتع بأداء تكبير وثبات ممتازين.

3. بطارية نيمه
بطارية NiMH هي نوع من البطاريات ذات الأداء الجيد.المادة الفعالة الإيجابية لبطارية هيدروجين النيكل هي Ni (OH) 2 (تسمى قطب NiO)، والمادة الفعالة السلبية هي هيدريد المعدن، وتسمى أيضًا سبيكة تخزين الهيدروجين (تسمى قطب تخزين الهيدروجين)، والإلكتروليت هو محلول هيدروكسيد البوتاسيوم 6 مول/لتر. .

تنقسم بطارية هيدريد معدن النيكل إلى بطارية هيدريد معدن النيكل ذات الجهد العالي وبطارية هيدريد معدن النيكل ذات الجهد المنخفض.

تتميز بطارية هيدريد معدن النيكل ذات الجهد المنخفض بالخصائص التالية: (1) جهد البطارية هو 1.2 ~ 1.3 فولت، وهو ما يعادل بطارية النيكل والكادميوم؛(2) كثافة طاقة عالية، أكثر من 1.5 مرة من بطارية النيكل والكادميوم؛(3) الشحن والتفريغ السريع، أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة؛(4) مقاومة قوية للشحن الزائد والتفريغ؛(5) لا يوجد توليد بلوري شجيري، والذي يمكن أن يمنع حدوث ماس كهربائي في البطارية؛(6) آمنة وموثوقة، لا تلوث البيئة، لا يوجد تأثير الذاكرة، الخ.

تتميز بطارية هيدروجين النيكل ذات الجهد العالي بالخصائص التالية: (1) موثوقية قوية.إنه يتمتع بحماية جيدة من التفريغ الزائد والشحن الزائد، ويمكنه تحمل معدل تفريغ الشحن العالي ولا يحتوي على تكوين تغصنات.لديها خاصية محددة جيدة.تبلغ قدرتها الكتلية المحددة 60 أمبير · ساعة/كجم، وهي 5 مرات من بطارية النيكل والكادميوم.(2) دورة حياة طويلة، تصل إلى آلاف المرات.(3) مختومة بالكامل، صيانة أقل.(4) أداء درجة الحرارة المنخفضة ممتاز، ولا تتغير السعة بشكل ملحوظ عند -10 درجة مئوية.

المزايا الرئيسية لبطارية NiMH هي: كثافة الطاقة العالية، سرعة الشحن والتفريغ السريعة، الوزن الخفيف، عمر الخدمة الطويل، عدم التلوث البيئي؛تتمثل العيوب في تأثير طفيف على الذاكرة، والمزيد من مشاكل الإدارة، وسهولة تشكيل ذوبان فاصل بطارية واحد.

4. خلية التدفق
بطارية التدفق السائل هي نوع جديد من البطاريات.بطارية التدفق السائل هي بطارية عالية الأداء تستخدم إلكتروليتًا إيجابيًا وسالبًا للفصل والتدوير بشكل منفصل.إنها تتميز بخصائص السعة العالية ومجال التطبيق الواسع (البيئة) ودورة الحياة الطويلة.إنه منتج طاقة جديد في الوقت الحاضر.

تُستخدم بطارية التدفق السائل عمومًا في نظام محطة توليد الطاقة لتخزين الطاقة، والتي تتكون من وحدة المكدس، ومحلول الإلكتروليت، ووحدة تخزين وإمداد محلول الإلكتروليت، ووحدة التحكم والإدارة، وما إلى ذلك. ويتكون القلب من مكدس و (المكدس هو تتكون من عشرات الخلايا لتفاعل اختزال الأكسدة) وخلية واحدة للشحن والتفريغ وفقًا لمتطلبات محددة على التوالي، وهيكلها مشابه لتركيبة خلايا الوقود.

بطارية تدفق الفاناديوم هي نوع جديد من معدات تخزين الطاقة وتخزين الطاقة.لا يمكن استخدامه فقط كجهاز تخزين طاقة داعم لعمليات توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، ولكن يمكن استخدامه أيضًا في ذروة شبكة الطاقة لتحسين استقرار شبكة الطاقة وضمان أمن شبكة الطاقة.مزاياها الرئيسية هي: التصميم المرن، دورة الحياة الطويلة، أوقات الاستجابة السريعة، وعدم وجود انبعاثات ضارة؛العيب هو أن كثافة الطاقة تختلف بشكل كبير.

5. بطارية كبريت الصوديوم
تتكون بطارية كبريت الصوديوم من القطب الموجب والقطب السالب والكهارل والحجاب الحاجز والقشرة.على عكس البطاريات الثانوية العادية (بطاريات الرصاص الحمضية، بطاريات النيكل والكادميوم، وما إلى ذلك)، تتكون بطارية كبريت الصوديوم من قطب كهربائي منصهر وإلكتروليت صلب.المادة الفعالة للقطب السالب هي معدن الصوديوم المنصهر، والمادة الفعالة للقطب الموجب هي الكبريت السائل وبولي كبريتيد الصوديوم المنصهر.بطارية ثانوية تحتوي على معدن الصوديوم كقطب سالب، والكبريت كقطب موجب، وأنبوب سيراميك كفاصل للكهارل.تحت درجة عمل معينة، يمكن لأيونات الصوديوم أن تتفاعل بشكل عكسي مع الكبريت من خلال غشاء المنحل بالكهرباء لتكوين إطلاق الطاقة وتخزينها.

كنوع جديد من مصادر الطاقة الكيميائية، تم تطوير هذا النوع من البطاريات بشكل كبير منذ ظهوره إلى الوجود.بطارية كبريت الصوديوم صغيرة الحجم وكبيرة السعة وطويلة العمر وعالية الكفاءة.يتم استخدامه على نطاق واسع في تخزين الطاقة الكهربائية مثل حلاقة الذروة وملء الوادي وإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ وتوليد طاقة الرياح.

مزاياها الرئيسية هي كما يلي: 1) لديها طاقة نوعية أعلى (أي الطاقة الكهربائية الفعالة لكل وحدة كتلة أو وحدة حجم البطارية).الطاقة المحددة النظرية هي 760Wh/Kg، والتي تجاوزت في الواقع 150Wh/Kg، 3-4 مرات من بطارية الرصاص الحمضية.2) في الوقت نفسه، يمكن تفريغها بتيار كبير وطاقة عالية.يمكن أن تصل كثافة تيار التفريغ بشكل عام إلى 200-300mA/cm2، ويمكنها إطلاق 3 مرات من الطاقة الكامنة في لحظة؛3) كفاءة الشحن والتفريغ العالية.

بطارية كبريت الصوديوم لها أيضًا عيوب.درجة حرارة العمل هي 300-350 درجة مئوية، لذلك تحتاج البطارية إلى التسخين والحفاظ على دفئها أثناء التشغيل.ومع ذلك، يمكن حل هذه المشكلة بشكل فعال باستخدام تكنولوجيا العزل الحراري الفراغي عالية الأداء.

6. بطارية الرصاص الكربونية
بطارية الرصاص الكربونية هي نوع من بطاريات حمض الرصاص السعوية، وهي تقنية تطورت من بطاريات حمض الرصاص التقليدية.يمكنها تحسين عمر بطارية الرصاص الحمضية بشكل كبير عن طريق إضافة الكربون النشط إلى القطب السالب للبطارية.

تعد بطارية الرصاص الكربونية نوعًا جديدًا من البطاريات الفائقة، والتي تجمع بين بطارية الرصاص الحمضية والمكثف الفائق: فهي لا تستغل فقط مزايا الشحن الفوري ذو السعة الكبيرة للمكثف الفائق، ولكنها أيضًا تستغل الطاقة المحددة ميزة بطارية الرصاص الحمضية، ولها أداء شحن وتفريغ جيد جدًا - يمكن شحنها بالكامل في 90 دقيقة (إذا تم شحن بطارية الرصاص الحمضية وتفريغها بهذه الطريقة، فإن عمرها أقل من 30 مرة).علاوة على ذلك، بسبب إضافة الكربون (الجرافين)، يتم منع ظاهرة كبريت القطب السالب، مما يحسن عامل فشل البطارية في الماضي ويطيل عمر البطارية.

بطارية الكربون الرصاص عبارة عن خليط من المكثف الفائق غير المتماثل وبطارية حمض الرصاص في شكل اتصال متوازي داخلي.باعتبارها نوعًا جديدًا من البطاريات الفائقة، فإن بطارية الكربون الرصاصية عبارة عن مزيج من تقنيات بطارية الرصاص الحمضية والمكثف الفائق.إنها بطارية تخزين طاقة مزدوجة الوظيفة تتميز بخصائص سعوية وخصائص البطارية.ولذلك، فهو لا يفسح المجال كاملاً لمزايا الشحن الفوري للطاقة ذات المكثف الفائق بسعة كبيرة فحسب، بل يفسح المجال أيضًا لمزايا الطاقة لبطاريات الرصاص الحمضية، والتي يمكن شحنها بالكامل في ساعة واحدة.لديها أداء جيد في الشحن والتفريغ.بسبب استخدام تكنولوجيا الكربون الرصاص، فإن أداء بطارية الكربون الرصاص أعلى بكثير من أداء بطارية حمض الرصاص التقليدية، والتي يمكن استخدامها في مركبات الطاقة الجديدة، مثل السيارات الكهربائية الهجينة والدراجات الكهربائية وغيرها من المجالات؛ويمكن استخدامه أيضًا في مجال تخزين الطاقة الجديدة، مثل توليد طاقة الرياح وتخزين الطاقة.