霍克锂电池电池储能技术在南方碱业应用的可行性研究
霍克锂电池电池储能技术在南方碱业应用的可行性研究
一、碳中和目标下电池储能技术的良好应用前景
中国成为全球主要排放国里首个设定碳中和目标期限的发展中国家，电力行业清洁低碳发展目标更加明确清晰，必将对电力行业未来的发展带来深刻而巨大的影响。以煤炭发电为主向以清洁低碳能源为主的发展模式势在必行。随着风电、光伏等建设造价和发电成本的进一步下降，投资规模的不断增加将来发电成本会逐步降低，风电、光伏新能源电厂将增加规模，导致电力能源结构发生变化。
由于风电、光伏新能源源于天气(如日照、风力)的不稳定，存在供电容量间歇性，电池储能技术得以迎来良好的发展机遇，当日照，风力不稳定造成电网电压波动，电池储能电量对电网放电，弥补风、光电发电容量不足。当风电、光伏运行发电转换高效时，对电池进行蓄电，起到很好的削峰平谷效果。
2018年7月，国家发改委发布的《关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》扩大高峰、低谷电价价差和浮动幅度，引导用户错峰用电，企业利用峰谷价差降低电费支出生产模式获得了国家层面的肯定，目前广州市的尖峰与谷电价差达到1.17元每度，如果用电池蓄能技术，谷段充电，峰段放电，将大幅降低我司的用电成本。未来，谷峰电价差持续拉大，价格基制的变化将极大促进电池储能技术的发展。
二、电池储能技术简介
（一）电力储能常用电池
目前用于规模化储能的电池主要以铅蓄、锂离子和全钒液流电池为主，综合各项指标数据来看，磷酸铁锂电池相对更优，是当前我国电池储能技术推广应用的主流技术。相对其他储能方式，磷酸铁锂电池具有以下的优点：
1、安全性高：磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。
2、寿命长：磷酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电(5小时率)使用，可达到2000次。
3、高温性能好：磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃左右。工作温度范围宽广(-20C--75C)，有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃。
4、大容量：电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。
5、重量轻：同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3，重量是铅酸电池的1/3。
6、环保：磷酸铁锂电池一般被认为是不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属)，无毒(SGS认证通过)，无污染，绿色环保。
（二）电池储能设备系统结构
电池储能设备，按结构方式，一般分为仓贮式、集装箱式、车载移动式三种。接入方式分为直流耦合和交流耦合。按功率大小分大功率电站、工商业厂房、移动车载应急系统。按照功率与放电时间上分类分为能量型、功率型，能量型的放电时间比较长，功率型放电时间比较短。使用场所是户用型、商用型、新能源电站，输出类型分离网型和并网型两种。集装箱式电池储能设备如固定电站由锂离子电池组、BMS管理系统、PCS变流系统、EMS能量监控系统、辅助系统（包括温控、消防等）组成，并安装在集装箱内，电池储能电站的系统构如（图一）所示：电池组选型要求
储能电站电池组选择要求高安全性、可靠性在正常情况下，电池正常使用寿命不低于15年；具好良好的快速响应和大倍率充放电能力，一般要有5－10倍充放电能力；较高的充放电转换效率；易于安装及维护；具有较好的环境适应性，较宽的工作温度范围；符合环保要求，生产、使用、回收过程不发生环境污染。
2、电池管理系统（BMS）
电池管理系统（BMS）对储能系统进行三级管理，一级为电池取集单元，二级为电池控制单元，三级为电池堆管理系统，BMS检测收集并计算电池实时状态参数，通过对电池电压、电流、温度等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提升电池综合性能，准确估测动力电池组的荷电状态即电池剩余电量，防止由于过充电或过放电对电池的损伤，同时能够及时显示单体电池状况，旁路有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性。
3、功率转换系统（PCS）
功率转换系统（PCS）实现电池与电网间的交直流转换，完成两者间的能量双向流动，并通过控制策略实现对电池系统的充放电管理，网侧负荷功率跟踪，电池储能系统冲放电控制是储能电站系统的核心设备。本级将直流电源逆变转换成50HZ三相交流电，升压接到电力系统，为用户提供电能。
4、电池储能电站的特点
电池储能电站具有以下优势：第一，设计灵活、配置方便，采用模块化设计，基本上不受地理条件的限制；第二，响应速度快，毫秒级时间尺度内实现额定功率范围内的有功无功的输入和输出；第三，精准控制，能够在可调范围内的任何功率点保持稳定输出；第四，具有双向调节能力，既可以充电作为用电负荷，又可以放电作为电源，具有额定功率双倍的调节能力；第五，电池储能电站技术相对成熟，建设周期短，能够快速响应应用需求。正是由于具有上述优势，使得其广泛应用于配合平抑新能源出力波动、提高电能质量、削峰填谷、调峰调频、提高供电能力、提高孤立电网稳定性及作为应急备用电源等多个应用场合。