2017年10月31日——11月1日,由中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)力發(fā)電電器設(shè)備分會(huì)和新疆金風(fēng)科技股份有限公司聯(lián)合主辦,施耐德電氣(中國(guó))有限公司協(xié)辦的2017(第二屆)中國(guó)風(fēng)電電氣裝備技術(shù)高峰論壇暨風(fēng)電分會(huì)二屆二次會(huì)員大會(huì)(CWPE2017)在北京豐大國(guó)際酒店盛大召開(kāi)。深圳眾城卓越科技有限公司儲(chǔ)能事業(yè)部總監(jiān)姜金龍先生在31日下午的“智慧能源與智能制造專場(chǎng)”發(fā)表了演講。
姜金龍:大家好,很榮幸能夠參加這個(gè)會(huì)議,因?yàn)閯偛盼衣?tīng)CQC的趙總也有提到變槳的儲(chǔ)能,長(zhǎng)葉片能量不足的問(wèn)題,剛好我接著也是說(shuō)說(shuō)這個(gè)事情。這個(gè)是我拜訪了一些客戶,從客戶的一些需求里面大概提煉出來(lái)的從整機(jī)的角度大家比較關(guān)心的一些東西,一是能量的計(jì)量,還有電量的計(jì)量,電量計(jì)量就是使用之后超級(jí)電容或者是電池還有多少電量,然后還有高溫的存儲(chǔ)壽命,然后倍率和循環(huán)壽命,現(xiàn)在提的比較多的就還有成本,現(xiàn)在大家對(duì)成本都比較關(guān)注。
這個(gè)是我們按照國(guó)標(biāo)32077-2016中的5.7.1.3,這個(gè)變槳距速度在整個(gè)廠站級(jí)距角范圍內(nèi)完成大于1次順槳的能力。我們以121米葉片為例計(jì)算,可以下來(lái)完整的順槳22次,鉛酸可以順槳32次,超級(jí)點(diǎn)是可以順槳一次。鉛酸電池盒鋰電池能量足夠大,電量的計(jì)量也會(huì)更準(zhǔn)一些,因?yàn)樗萘看笏砸欢ǚ秶鷥?nèi)也能夠堅(jiān)持誤差。
這些是我們我們?cè)O(shè)置了一些測(cè)試的一些鋰電池模組鉛酸電池超級(jí)電容,這個(gè)是我們推算出來(lái)的,整個(gè)模組我現(xiàn)在測(cè)了大概有1300多次,目前容量可以保證在2400的時(shí)候容量是大于70%,而鉛酸電池做滿充電到30%的放電,循環(huán)壽命目前測(cè)出來(lái)也是大于1000次多一點(diǎn)點(diǎn)。超級(jí)電容這個(gè)數(shù)據(jù)我們是做了部分測(cè)試,電池最大的放電倍率,鋰電池的放電倍率在15-30。鉛酸電池我們?nèi)〉檬?0C的電池,最大持續(xù)電流是52A,超級(jí)電容單個(gè)是220A。鉛酸電池就目前來(lái)看用在變槳上倍率稍顯不足。以三元電池為例,正極材料含Ni、Co等金屬,電池的單串成本較超級(jí)電容略高,但鋰電池電池在變槳上電壓可以用到4.0V左右,串聯(lián)數(shù)量少。綜合成本低于超級(jí)電容。
這個(gè)是拿著市面上常見(jiàn)的幾種儲(chǔ)能單元,三元電池單體電壓3.7V,理論使用壽命10年。磷酸鐵鋰使用時(shí)間大概在10-20年之間,鈦酸鋰電池理論使用壽命大概在15-20年,超級(jí)電容是使用壽命是10年。我們對(duì)這幾種做了一個(gè)對(duì)比,三元電池的優(yōu)勢(shì)就是產(chǎn)業(yè)成熟,在3C產(chǎn)品上大量應(yīng)用,在變槳上我們看到的它的壽命和超級(jí)電容相當(dāng),一定程度的是免維護(hù)的。它的劣勢(shì)就是它需要在變槳驅(qū)動(dòng)器內(nèi)設(shè)計(jì)BMS,因?yàn)殇囯姵貙?duì)管理要求比較高,整個(gè)BMS主控需要做到變槳驅(qū)動(dòng)器。
磷酸鐵鋰電池高性能比三元電池好一點(diǎn),它的成本因?yàn)殡妷罕容^低,所以它的成本會(huì)和三元電池相比它會(huì)高一點(diǎn),應(yīng)該和超級(jí)電容的整個(gè)模組的成本差不多。鈦酸鋰電池它的優(yōu)勢(shì)就是負(fù)50-60度完全充裝點(diǎn),不需要熱管理,這個(gè)成本相對(duì)比較高一點(diǎn),這個(gè)是拿的幾種說(shuō)明。
幾種常見(jiàn)儲(chǔ)能單元對(duì)比,鋰離子電池正極脫嵌和負(fù)極插入鋰離子均為化學(xué)反應(yīng),以三元電池和鈦酸鋰負(fù)極為例。充電時(shí)正極脫嵌鋰離子,負(fù)極插入鋰離子。鋰離子超級(jí)電容器一個(gè)電極使用鋰離子的材料,一個(gè)電極使用活性炭,這樣鋰離子超級(jí)電容器所有的指標(biāo)都是介于鋰電池和超級(jí)電容之間的。我們這個(gè)電池高溫的循環(huán)衰減主要是電機(jī)表面的一些負(fù)反應(yīng)導(dǎo)致的,鋰電池和超級(jí)電容它的電解液體系都差不多,所以他們電解液自身的高溫特性是相當(dāng)?shù)模嬲挠绊懜邷卮鎯?chǔ)壽命的實(shí)際上就是電極的穩(wěn)定性,目前已經(jīng)量產(chǎn)的認(rèn)為最穩(wěn)定的兩種電極是磷酸鐵鋰和鈦酸鋰,它主要是兩種電極材料,它的晶體結(jié)構(gòu)都是尖晶子結(jié)構(gòu)。
這個(gè)是我個(gè)人對(duì)于變槳儲(chǔ)能單元需求解讀,鉛酸電池一定是被淘汰的,雖然成本比較低但是它的綜合成本是比較高的。鋰電池和超級(jí)電容器都是比較好的變槳儲(chǔ)能單元,但是鋰電池相對(duì)于超級(jí)電容器它的成本會(huì)低一些,能量會(huì)高一些,這些常業(yè)上或者大容量機(jī)組上體現(xiàn)的會(huì)更明顯。同時(shí)3C產(chǎn)品電動(dòng)車還有儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展將有效的促進(jìn)長(zhǎng)壽命鋰離子電池的不斷成熟,比如說(shuō)磷酸鐵鋰和鈦酸鋰電池目前都已經(jīng)是批量化生產(chǎn)并應(yīng)在其他行業(yè)了。這些電池理論上管理合理的話,都可以實(shí)現(xiàn)20年風(fēng)機(jī)的整個(gè)壽命周期類的免維護(hù),偶覺(jué)得這些都是我們可以做一些嘗試的。一些新型的儲(chǔ)能單元目前我們做的實(shí)驗(yàn)就是覺(jué)得還是在體系和生產(chǎn)上還是有一些問(wèn)題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,這些問(wèn)題都可以克服的,需要做一些更充分的調(diào)研和測(cè)試。
這是我做的對(duì)比表格,裝機(jī)數(shù)量不一定太對(duì),鉛酸電池目前整機(jī)數(shù)量大概在4萬(wàn)臺(tái)左右,超級(jí)電容器是6萬(wàn)臺(tái)左右。鉛酸電池它的壽命比較短,它的主要影響的因素是以下這幾個(gè)方面:充電不足導(dǎo)致電池硫酸鹽化,該充電導(dǎo)致電池失水。
我們?cè)谑袌?chǎng)調(diào)研,大概三元里電池在最多的應(yīng)用是在十年左右,我個(gè)人也取得一個(gè)大概運(yùn)行了6年的風(fēng)電機(jī)組的一塊鋰電池我們做了測(cè)試,在變槳電機(jī)滿載15秒為標(biāo)準(zhǔn)的話連續(xù)測(cè)試了7次。
超級(jí)電容器目前來(lái)看是用在變槳上是比較好的,因?yàn)樗墓芾硐鄬?duì)簡(jiǎn)單,也不需要做熱管理,它的高溫衰減性能也是優(yōu)于鉛酸電池的,是一種比較好的儲(chǔ)能裝置。它的最大的問(wèn)題還就是儲(chǔ)能能量比較小,然后能量計(jì)量是比較困難的,因?yàn)槲覀儧](méi)有好的方法來(lái)判斷超級(jí)電容它的能量到底有多少,是否能夠滿足順槳的需求,這個(gè)還是用超級(jí)電容一個(gè)最大的問(wèn)題。
這個(gè)是我們自己做過(guò)的一個(gè)案例,就是用鋰電池改的變槳的鉛酸電池,這個(gè)是原來(lái)的某個(gè)變槳系統(tǒng)的后備電源,是360V,5Ah的鉛酸電池,在主控內(nèi)有加入鉛酸檢查以及溫度補(bǔ)償?shù)雀鞣N參數(shù)設(shè)定,我們用鋰電池把它做了改造。使用了4塊93.6V、5.2Ah的鋰電池,以及一個(gè)主控的BMS的模塊。整個(gè)參數(shù)就是5.2Ah,374.4V,充電電壓410V。這個(gè)是鋰電池的一些參數(shù),這個(gè)是改裝的接線方式。
這個(gè)產(chǎn)品我們就是在內(nèi)部加了電壓和溫度采集,然后對(duì)整個(gè)電池的一致性也做了監(jiān)控,然后對(duì)于加熱的一致性也做了監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)有過(guò)充電,過(guò)放電,過(guò)溫,告警等等所有鋰電池需要的保護(hù)功能我們都做了。
這個(gè)是我們整個(gè)系統(tǒng)也做了一些自己以及第三方做了一些測(cè)試。謝謝大家!
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