圣阳电源：先进铅炭电池储能系统解决方案

‍ 隋延波、孔令成

能源的可再生和可持续发展是21世纪的机遇和挑战。我国坚强智能电网的构建对储能系统有着现实的大量需求。首先，风能、太阳能等可再生能源的输出功率受自然环境的影响，会产生随机性、间歇性波动。其次，随着用电量的增加，电力消耗的昼夜峰谷差在日益扩大。

越来越多具有高度自动化生产线的工业企业和涉及信息、安全领域的用户对负荷侧电能质量提出更高的要求。储能可使能源具有可调度性，不仅在发电、输电、变电、配电、用电等环节可发挥重要作用，在微电网中也得到广泛应用。在并网运行时，储能系统主要发挥灵活调节和平滑波动等功能；在离网运行时，储能系统可作为微电网的主电源，保持微电网的电压和频率稳定，确保微电网的稳定运行。

目前，储能系统在国内外微电网项目中得到了广泛应用，储能系统可有效提高电网对清洁能源的接纳能力，支撑电网的安全运行，实现用户需求侧管理，提高电力设备利用率，降低供电成本，成为智能微电网中必不可少的重要环节。

铅酸电池储能失效模式及FCP铅炭电池的优化措施在典型的备电应用中，铅酸电池的主要失效模式包括正极板栅腐蚀、负极活性物质的硫酸盐化及电解液的干涸。而在电网级储能系统的循环充放电应用中，铅酸电池的主要失效模式包括正极板栅腐蚀、活性物质软化及负极活性物质的硫酸盐化。圣阳电源与日本古河电池株式会社战略合作，引进国际领先的的铅炭技术生产的FCP铅炭电池，采取如下优化措施，革命性地把电池的循环寿命70%D0D提高到了4200次以上，凭借先进的铅炭技术、精良的制造工艺和优异的系统集成技术，在储能系统中高压电池组（600V）的循环寿命亦可达到3500次以上。

1) 新型的耐腐蚀合金，提高了板栅的耐腐蚀寿命；

2) 专用的极板活性物质配方和特殊添加剂，降低正极活性物质软化速率，提高正极循环次数；

3) 采用先进的碳材料作为负极添加剂，提高充电接受能力，减少负极硫酸盐化，更适合部分荷电状态（PSOC）条件下使用；

4) 采用新型电解液配方和特殊添加剂，降低电池内阻，提高充放电效率并缓解电解液分层和负极硫酸盐化；

5) 采用先进的制造技术和严格的制造工艺，保证产品的一致性和可靠性。

储能市场的关键指标：度电成本大多数储能技术以每千瓦或每千瓦时计算出的成本太高，阻碍了储能的广泛采用。尽管传统铅酸电池价格较低，但因较短的循环寿命，储能系统中其度电成本也不具有优势；锂离子电池虽然单体可以实现几千次的循环寿命，但因单体容量小、大量单体成组后的电池组循环寿命大幅缩短，在储能系统用的高压电池组（600V）80%DOD达到2000次就是很高的门槛，储能系统中其度电成本依然较高。

凭借优异的循环性能，FCP铅炭电池把度电成本大幅度降低至约为锂离子电池的1/2、传统铅酸电池的1/3，如下是考虑电池充放电能量转换损耗及残值、不考虑不确定的运输和货款占压成本基础上，对传统铅酸电池、锂离子电池和FCP铅炭电池在储能系统中度电成本的经济对比。

随着储能系统的规模化应用，FCP铅炭电池在规模化生产的基础上可望把度电成本降至0.4元以下，可见FCP铅炭电池性价比优异，经济性领先，为储能系统在可再生能源接入、负荷区消峰填谷、微电网储能中的规模化应用提供了条件。

*备注：电池度电成本计算公式如下：典型案例1：可再生能源平滑接入系统由2MWp屋顶光伏，76KWp车棚光伏，10KW风机，充电桩、500/500KWh电池储能系统（其中：250KW/250KWh铅炭电池储能系统）组成，采用高效的变流及控制设备，以及先进的微电网能量管理系统，能够实现自动控制、保护和管理。该系统可以及最大化利用分布式发电和发挥储能系统最佳效能的控制指标，实施调整控制策略，实现与外电网的双向互动和系统全自动化运行。

典型案例2：负荷区消峰填谷

863先进能源技术领域智能电网重大课题六——高密度多接入点建筑光伏系统并网与配电网协调关键技术，由中科院电工所牵头，中国电力科学研究院、天津大学、上海电力学院等国内多家科研机构和优秀企业，历时4年共同研发完成。课题依托20MW区域性高密度，多接入点建筑光伏示范项目，掌握并网稳定控制、电能质量调节、系统安全保护、能量管理四方面的关键技术和核心设备，形成高密度建筑光伏系统与配电网协调运行的技术体系，为我国大规模推广区域分布式并网发电系统提供技术支持。

作为课题关键考核指标的电池储能系统选用了我司FCP铅炭储能电池（1MW/500KWh）、管式胶体电池集装箱式储能系统（1MW/500KWh），模块化的设计，实现了储能系统的集成化、集约化，分布式接入储能容量达1MWh，最大输出功率达2MW。

典型案例3：微电网储能

上海电力学院智能微电网示范与研发中心建设工程是上海电力学院085工程重点建设项目, 该项目位于上海电力学院杨浦北校区（长阳路2588号），将充分利用校园内的楼顶以及空旷地带安装一定容量的光伏发电与风力发电系统，并接入微型燃气轮机、储能装置、电动汽车充电站、模拟柴油发电系统，与大电网一起为校园内负荷供电，工程计划建设光伏222.75kW，风电10kW，微型燃机55kW，模拟柴发50kW，接入负荷208kW，储能系统规模300KW（其中：100KW/500KWh铅炭电池储能系统），另外在研究生宿舍楼建设智能用电系统实现智能用电双向互动。

未来前景

储能作为实现以可靠和具有经济效益的可再生能源为基础的能源供应体系的关键决定因素。圣阳电源铅炭电池储能系统，可全面应用于包括可再生能源接入、削峰填谷、微电网等用分布式、规模储能系统。凭借其优异的循环性能和卓越的成组性能，度电成本直逼抽水蓄能，提供了当前具有很好经济性的化学电源规模储能系统解决方案，在合理整合扶持政策，大幅提高补助资金效率的基础上，可推进规模储能进入商业化运营新阶段。

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