光伏产业链中被低估的一个环节-储能系统

  • 2021年01月07日
  • 作者: 汪洪

    汪洪

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光伏产业链全景图

光伏产业链全景图

FCP铅炭电池

FCP铅炭电池

光伏是光伏发电系统的简称,它能将太阳能辐射转换为电能为用户供电。光伏分为并网与独立式,并网式具有成本低、环保等特点,正成为光伏行业主流。并网式发电又分为地面电站与分布式光伏,我国太阳能市场以地面电站为主,分布式光伏只占有20%市场。不过考虑到地面电站需要大量土地,我国东中部地区经济发达、人口稠密,并不适用地面电站,因此分布式光伏正日益受到重视。

光伏产业链包括硅料、铸锭(拉棒)、切片、电池片、电池组件、应用系统等环节。上游为硅料、硅片环节;中游为电池片、电池组件环节;下游为应用系统环节。多家机构分析认为,随着国家政策对光伏产业支持力度的不断加大,产业市场规模仍将保持高速增长趋势。

今天我们主要讲述的就是中游环节:储能电池系统。

当储能电站配合光伏并网发电时,光伏组件首先利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能,之后对电池组进行充电,通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电;BMS根据日照强度与负载的变化,实时调节蓄电池组的充放电状态,使整个系统保持了连续性和稳定性。

电池组在整个储能系统中起到了能量调节和平衡负载的重大作用。它在用电低谷时将电能转化为化学能储存起来,以备供电不足时使用。而铅炭电池本身更好的充放电接收能力(100%深度放电后,以2.35V/单位恒压限流0.15C10(A)充电10小时,充电量在放出电量的98%以上);极低的自放电;以及70%DOD预期循环寿命4000次、可回收的特性,使得铅炭电池相对于储能系统相比于传统的铅酸电池更具有优势。

铅炭电池成本分析

由第一部分分析可知,铅炭电池是由传统的铅酸电池与超级电容器结合产生的新型铅酸电池,另外,在实践中,由于因此铅炭电池的成本与价格受到一系列要素价格的影响,包括:活性炭价格与供给量、铅价格波动、电容器价格以及其他因素例如添加剂石墨烯等。

铅炭电池的优缺点

可以看到,2016年下半年,活性炭价格先有一个明显下跌,之后缓慢回升。此系列的上一篇报告中分析可以知道,近些年来铅资源的价格大体呈先较为稳定的状态,但在近半年价格有一定幅度的提升,具体走势图见图5。

从各项原材料影响程度来看,理论上铅炭电池价格很大程度是由铅价格来决定的,对于铅的需求弹性较小,铅价的波动很可能造成铅炭电池成本的增加。但另一方面,通常公司对下游客户存在价格联动,有时间差,所以铅价的波动也有可能给双方带来盈利。至于导电性、延展性能都很好的石墨烯,相比于活性炭而言,由于其高昂的价格,使得铅炭电池目前对于石墨烯的需求弹性较大,在加工过程中,更为普遍的做法是加入一定量的活性炭来对传统铅酸电池性能进行改善。

应用

由于使用了铅炭技术,铅炭电池的性能远远优于传统的铅酸蓄电池,同时又具有与传统铅酸电池相近的低廉价格优势及成熟的工业制造基础,在各种应用领域有着极强的竞争力优势。

对比

在目前的储能领域中,运用和关注度较广的化学储能方式除了铅炭电池外,还有锂离子电池。除此以外,抽水储能是当今世界上运用最广、技术最成熟的一种物理储能方式。接下来对这三种储能方式进行对比分析。

铅炭电池

由于铅炭电池是在传统的铅酸电池上发展起来的,它具有很多优势:一是充电快,提高8倍充电速度;二是放电功率提高了3倍;三是循环寿命提高到6倍,循环充电次数达2000次;四是性价比高,比铅酸电池的售价有所提高,但循环使用的寿命大大提高了;五是使用安全稳定,可广泛地应用在各种新能源及节能领域。随着产量增高,铅炭电池的成本随着规模效应提升而进一步下降,未来的应用前景更加广阔。

锂离子电池

与铅炭电池相对应的另一种化学储能方式就是锂离子电池。锂离子电池具有能量密度大,循环寿命长,自放电率低且环保等优点,主要应用于现今笔记本和手机两大产业。由于其自身的优势,锂离子电池同样也是未来大规模储能系统的一个理想选择。

在未来的应用中,锂离子电池在安全性、循环寿命、成本和工作温度范围方面仍然存在问题。与其它充电电池不同,锂离子电池的容量会缓慢衰退,与使用次数有关,也与温度有关。这种衰退的现象可以用容量减小表示,也可以用内阻升高表示。

尽管随着动力电池应用的推广,锂电池技术、成本都有很大提升,但是目前锂电池成本仍然是铅炭电池的3倍以上。在储能领域,除了高端数据中心及对储能电池重量有严格限制的使用场景外,目前运用锂电池进行储能的商业项目非常少。

抽水储能

抽水储能是当今世界上运用率最广,技术最成熟的一种储能方式,它属于物理储能。抽水储能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库时将电能转化成重力势能储存起来的形式,综合效率在70%到85%之间,应用在电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。但抽水储能的建立很大程度上得依靠地理位置的选择,因此,使其在未来进一步的发展应用中受到了一定的限制。

储能管理平台构想

铅炭电池的优缺点

一个12MWh的储能电站,每天谷电时间充电8小时,充放电深度按照80%计算,平均日充电量为9300kWh,累计充放电维持平稳。峰电时期放电8小时,平均日放电量为8400kWh,充放电效率达到90.51%,财务上按照85%计算。峰时电价1.05分,谷时电价0.31元,每天收益5938.03元,每年按照360天计算,年收益为2,137,691元。

FCP铅炭电池采用了日本古河公司的深循环技术和铅炭技术,从设计、材料到工艺进行了全方位优化,极大幅度提升了电池的循环寿命。

2014年古河电池公司将具有国际领先水平的大容量、深循环、超长寿命铅炭技术储能系列电池产品授权给山东圣阳电源股份有限公司在中国的工厂进行本地化生产,圣阳股份是中国一家拥有20多年蓄电池研发和制造经验的公司,是在各产业应用市场领域提供电池和系统电源的主要供应商,生产规模600万KVAh/年,在深圳证券交易所上市。

日本古河技术+圣阳股份制造,为中国储能市场提供具有世界先进水平的储能解决方案,助推规模储能系统进入商业化运营新时期。

FCP铅炭电池

产品特征

源自古河技术:引进日本古河电池公司先进的铅炭技术及产品设计和制造经验,面向深循环、储能应用的新一代、高性能AGM阀控铅酸蓄电池。

超长的循环寿命:采用长寿命技术和设计,70%DOD深循环次数超过4200次,设计寿命15年。

领先的铅炭技术:采用铅炭技术,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)下使用。

先进的制造工艺: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。

模块化的系统设计:模块化设计和安装方式,结构紧凑,节省安装面积和空间,安装简易,便于维护。

主要应用领域:新能源接入、分布式发电、智能电网、微网电站

由于FCP铅炭电池具有更好的充放电接收能力(100%深度放电后,以2.35V/单位恒压限流0.15C10(A)充电10小时,充电量在放出电量的98%以上),极低的自放电,以及70%DOD预期循环寿命4000次、可回收的特性,使得铅炭电池相对于储能系统相比于传统的铅酸电池更具有优势。

并且铅、活性炭这些原料相比石墨烯、锂、酸等具有便宜、环保、稳定的高性价比的有点,在未来具有相当大的市场,其次古河电池公司将具有国际领先水平的大容量、深循环、超长寿命铅炭技术储能系列电池产品授权给山东圣阳电源股份有限公司,那么圣阳股份在FCP铅炭电池市场具有唯一性,未来可期。

(责任编辑:汪洪)

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