大容量储能电池对于电力系统的调峰填谷的作用非常大,广泛应用于光伏电站储能、风电储能和电网调峰等储能领域。
由于成本和技术原因,目前储能蓄电池以铅酸蓄电池为主,具有电能转换效率高、循环寿命长、端电压高、安全性强、性价比高、安装维护简单等特点,目前是各类储能、应急供电、启动装置中首选的化学电源。储能用铅酸蓄电池单体2V容量都非常大,单体容量通常在200Ah以上,其它常用的储能电池还有以磷酸铁锂为正极材料的锂离子储能电池以及超级电容等,以适应不同场合。
随着电动汽车社会保有量的增加和车辆储能电池的更新换代,大量不同型号、容量、内阻的储能电池相继退役,通过科学分容、筛选,大部分储能电池可以继续进行阶梯利用,如用于大功率、大容量储能电池组,通过二次利用,不仅可以延长电池的使用寿命,更重要的是减少了废旧电池的处理量,有效减少环境污染,保护环境。
被阶梯利用的电池,由于其容量、内阻、漏电流等参数不同程度的存在差异,再次成组后的电池组,呈现出典型的不一致性,电压和容量高低错落,离散分布特性明显,这类电池组由于容量和功率非常大,对于预防过充放电、热失控的要求更加严格,因此只有安装了合适的电池均衡器才能有效解决过充放电和热失控难题。
大容量储能电池组的充放电流通常达到几十安培甚至更高电流,对于衰减单元电池的控制要求是避免进入过充电和过放电极端,传统的电池均衡器有效均衡电流只有零点几安培,最大只有几安培,且均衡效率较低,均衡速度慢,大电流均衡时均衡器自身的温升也比较大,还容易加重电池组的温升,不适宜用在这种电池组上。
目前,一种大功率、高效率、实时、动态转移式电池均衡器技术研制成功。它采用国家专利技术(专利号201520061849.X)核心,又融入了自行发明的双向同步整流技术(已申请专利:一种具有双向同步整流功能的转移式实时电池均衡器,申请号:201710799424.2),将均衡电流和均衡效率大幅度提升。实现了均衡技术指标上的突破,例如:
一.均衡电流范围大。
见附表,均衡电流大就意味着均衡速度非常快,未来设计还将支持更大均衡电流。
二.均衡效率:
见附表
均衡电流 | 锂电池均衡器(效率) | 锂电池均衡器(效率) | 2V铅酸电池均衡器(效率) | 2V铅酸电池均衡器(效率) |
标准版 | 增强版 | 标准版 | 增强版 | |
1~5A | ≥93% | ≥95% | ≥90% | ≥90% |
5~8A | ≥91% | ≥92% | - | ≥85% |
8~10A | - | ≥91% | - | ≥82% |
注:随着优化的不断进行,单体2V铅酸电池均衡器的均衡效率还在继续上升。
三.实时动态均衡:
电池组静止状态下,可以将最大电压差控制在10mv以内甚至更小(取决于基准电压差的设定),并进入微功耗待机检测状态,因此,电池组无论是在充电状态,还是在放电状态,一旦检测到电压差大于基准电压差,立即进入高速均衡状态。
使用大电流、高效率电池均衡器能最大限度预防衰减电池的过充电、过放电以及热失控故障。即使电池组的容量衰减形成一致性变差的事实,也能非常好的进行控制其衰减速度,自动强制电压保持一致性。延长电池组的循环使用寿命,特别是减少维修和维护成本。
实际使用效果:
在24串单体2V170AH铅酸蓄电池组上的使用。采用标准17A充放电。无均衡器情况下,充满电后的最大放电时间约3小时,3块电池放电期间发热严重,严重过放电,电压低于0.5V,其中1块电池为-0.1V,出现了极性反转,18块电池电压在1.8-2.0V不等,尚有很多电量没有释放出来;使用本文的电池均衡器样机后,标准充放电参数下,几个充放电循环后,放电时间逐渐延长到5.5小时左右,3块最差的电池,全部达到1.5V以上,并且放电电压逐渐上升,特别是当初发热严重的问题,得到极大改善,温度降低非常明显,只有4块电池的电压在1.9V左右,其余电池均在1.8V左右,电池电量得到充分、有效释放。