《储能系统电池》课件

储能系统电池欢迎来到储能系统电池课件本课件旨在全面介绍储能系统的核心组成部分——电池我们将深入探讨各种电池类型的工作原理、应用场景、优缺点以及未来发展趋势通过本课程，您将能够掌握储能电池的关键知识，为相关领域的学习和工作奠定坚实的基础让我们一同探索储能电池的奥秘！课程介绍课程目标课程内容课程安排了解储能电池的分类储能电池的分类、工本课程共分为12个章和特性掌握各类电作原理、应用场景、节，每个章节包含理池的工作原理和应用优缺点分析铅酸电论讲解、案例分析和熟悉电池管理系统池、锂离子电池、钠实践操作课程结束（BMS）的作用洞硫电池、镍氢电池的后，将进行综合测试，悉储能系统的发展趋详细介绍电池管理以检验学习效果势系统（BMS）的核心技术和实现方案什么是储能系统定义作用重要性储能系统是指通过物理、化学或其他方储能系统可以平衡电力供需、提高能源随着可再生能源的快速发展，储能系统法，将能量储存起来，并在需要时释放利用效率、降低能源成本、保障能源安的重要性日益凸显它能够解决可再生出来的系统它可以是电能、热能或其全，并促进可再生能源的发展能源的间歇性和波动性问题，提高电网他形式的能量的稳定性储能系统的应用场景电网侧1电力调峰、调频、需求响应、备用电源、提高电网稳定性用户侧2自发自用、峰谷电价差套利、备用电源、提高用电可靠性可再生能源发电侧3平滑发电出力、跟踪计划出力、提高可再生能源消纳能力离网应用4为偏远地区、海岛等提供电力供应，保障电力可靠性储能系统的构成储能介质电池、压缩空气、抽水蓄能、飞轮、超级电容器等能量转换装置PCS（储能逆变器）、变压器、整流器、电机等控制系统EMS（能量管理系统）、BMS（电池管理系统）、监控系统等辅助设备冷却系统、消防系统、安防系统等储能电池的分类铅酸电池锂离子电池1技术成熟、成本较低，但能量密度较能量密度高、寿命长，但成本较高、2低、寿命较短安全性需关注镍氢电池钠硫电池4能量密度适中、寿命较长，但成本较3能量密度高、寿命长，但工作温度高、高、自放电率较高存在安全风险铅酸电池定义特点铅酸电池是一种电化学储能装置，主要由正极板（二氧化铅）、技术成熟、成本较低、可靠性高，但能量密度低、循环寿命短、负极板（铅）、电解液（硫酸溶液）组成污染较重锂离子电池定义特点锂离子电池是一种电化学储能装置，主要由正极材料、负极材能量密度高、循环寿命长、自放电率低，但成本较高、安全性料、电解液、隔膜组成需关注、对温度敏感钠硫电池定义特点钠硫电池是一种高温电池，正极是硫，负极是熔融钠，电解质能量密度高、循环寿命长、成本较低，但工作温度高（300-是β-氧化铝陶瓷350℃）、存在安全风险、启动时间长镍氢电池定义特点镍氢电池是一种电化学储能装置，正极是氢氧化镍，负极是储能量密度适中、循环寿命较长、安全性较高，但成本较高、自氢合金，电解液是氢氧化钾溶液放电率较高、存在记忆效应铅酸电池的工作原理放电充电正极二氧化铅与硫酸反应生成外部电源施加电压，将正负极硫酸铅，负极铅与硫酸反应生的硫酸铅还原为二氧化铅和铅，成硫酸铅，消耗电解液硫酸，并释放出硫酸，恢复电解液浓产生电能度电化学反应PbO2+Pb+2H2SO4⇌2PbSO4+2H2O放电2PbSO4+2H2O⇌PbO2+Pb+2H2SO4充电铅酸电池的结构正极板由二氧化铅活性物质组成，提供氧化还原反应场所负极板由海绵状铅组成，提供氧化还原反应场所电解液硫酸溶液，提供离子传输介质隔板防止正负极短路，允许离子通过铅酸电池的充放电过程放电1电池外部连接电路，正负极发生氧化还原反应，产生电流，电池电量逐渐降低充电2外部电源连接电池，施加电压，逆转氧化还原反应，恢复电池活性物质，电池电量逐渐升高过充过放3过度充电或放电会对电池造成不可逆的损害，缩短电池寿命铅酸电池的优缺点分析优点缺点技术成熟，生产工艺简单，成本较低，可靠性高，内阻较小，能量密度低，体积大，重量重，循环寿命短，污染严重，需要大电流放电性能好定期维护铅酸电池的应用汽车启动电池为汽车启动机提供启动电流UPS电源在市电停电时，为设备提供不间断电源太阳能储能系统存储太阳能发电产生的电能电动自行车为电动自行车提供动力电源UPS作用铅酸电池的应用不间断电源（UPS）是一种含有储能装置的电源，在市电停电铅酸电池是UPS电源中常用的储能介质，因其成本较低、可靠时，能够立即切换到电池供电，保证设备持续运行性高，能够满足UPS电源对大电流放电的需求太阳能储能系统作用铅酸电池的应用太阳能储能系统是将太阳能发电产生的电能存储起来，并在需铅酸电池在小型太阳能储能系统中得到广泛应用，因其成本较要时释放出来的系统，能够提高太阳能利用率，实现能源自给低，能够降低系统投资成本自足电动车作用铅酸电池的应用电动车是指以电力驱动的车辆，具有零排放、低噪音等优点，在早期电动车中，铅酸电池曾被广泛应用，但由于其能量密度是未来交通发展的重要方向低、重量重，逐渐被锂离子电池取代锂离子电池的工作原理放电充电锂离子从负极脱嵌，经过电解外部电源施加电压，锂离子从液和隔膜，嵌入到正极材料中，正极脱嵌，经过电解液和隔膜，外部电路产生电流嵌入到负极材料中，电池储存能量电化学反应LiCoO2⇌Li1-xCoO2+xLi++xe-放电Li1-xCoO2+xLi++xe-⇌LiCoO2充电锂离子电池的结构正极材料提供锂离子嵌入和脱嵌的场所，影响电池的能量密度和电压负极材料提供锂离子嵌入和脱嵌的场所，影响电池的容量和循环寿命电解液提供锂离子传输的介质，影响电池的内阻和安全性隔膜防止正负极短路，允许锂离子通过，影响电池的安全性锂离子电池的充放电过程放电1锂离子从负极移动到正极，电子通过外部电路，产生电流，为设备供电充电2锂离子从正极移动到负极，电子通过外部电源，回到负极，电池储存能量BMS3电池管理系统（BMS）监控电池的电压、电流、温度等参数，防止过充过放，延长电池寿命锂离子电池的优缺点分析优点缺点能量密度高，体积小，重量轻，循环寿命长，自放电率低，工成本较高，安全性需关注，对温度敏感，过充过放会缩短电池作温度范围宽寿命锂离子电池的应用消费电子产品电动汽车手机、平板电脑、笔记本电脑等纯电动汽车、混合动力汽车等储能系统其他领域电网储能、家庭储能等医疗设备、航空航天等消费电子产品应用优势锂离子电池是现代消费电子产品的主要电源，为手机、平板电体积小、重量轻、能量密度高，能够满足消费电子产品对轻薄、脑、笔记本电脑等设备提供稳定、可靠的电力供应便携的要求电动汽车应用发展趋势锂离子电池是电动汽车的核心部件，为电动汽车提供动力，决高能量密度、高安全性、长寿命是电动汽车锂离子电池的发展定了电动汽车的续航里程和性能方向储能系统应用优势锂离子电池在电网储能、家庭储能等领域得到广泛应用，能够能量密度高、循环寿命长，能够满足储能系统对长寿命、高性提高电网的稳定性和可靠性，实现能源的灵活利用能的要求钠硫电池的工作原理放电充电钠离子通过β-氧化铝陶瓷电解外部电源施加电压，将正极的质，从负极移动到正极，与硫硫化钠分解为硫和钠，钠离子反应生成硫化钠，外部电路产通过β-氧化铝陶瓷电解质，回生电流到负极电化学反应2Na+xS⇌NaxS放电NaxS⇌2Na+xS充电钠硫电池的结构正极熔融硫，提供反应场所负极熔融钠，提供反应场所电解质β-氧化铝陶瓷，允许钠离子通过绝缘材料防止正负极短路钠硫电池的充放电过程预热1电池需要预热到300-350℃才能正常工作放电2钠离子通过电解质，与硫反应，产生电流，为设备供电充电3外部电源施加电压，将硫化钠分解为硫和钠，电池储存能量保温4电池停止工作后，需要保温，防止温度过低，影响电池性能钠硫电池的优缺点分析优点缺点能量密度高，循环寿命长，成本较低，原材料丰富工作温度高，存在安全风险，启动时间长，需要保温钠硫电池的应用电网储能电力调峰风光储能大规模储能，提高电网稳定性平滑用电高峰期的电力需求配合风力发电和太阳能发电，提高可再生能源利用率电网储能应用优势钠硫电池在大规模电网储能中发挥重要作用，能够提高电网的能量密度高、循环寿命长，能够满足电网储能对长寿命、高性稳定性和可靠性，降低电网运行成本能的要求电力调峰作用意义钠硫电池能够存储低谷时段的电力，并在高峰时段释放，平滑减少电网建设投资，提高电力资源利用效率，降低用电成本用电高峰期的电力需求，降低电网负荷风光储能应用前景钠硫电池配合风力发电和太阳能发电，能够平滑可再生能源的随着可再生能源的快速发展，风光储能将成为钠硫电池的重要波动性，提高可再生能源利用率，促进可再生能源发展应用领域镍氢电池的工作原理放电充电储氢合金释放氢气，氢气与氢外部电源施加电压，水分解为氧根离子反应生成水，释放电氢气和氢氧根离子，氢气被储子，外部电路产生电流氢合金吸收，储存能量电化学反应MH+OH-⇌M+H2O+e-放电M+H2O+e-⇌MH+OH-充电镍氢电池的结构正极负极电解液隔板氢氧化镍，提供反应场所储氢合金，提供氢气存储场氢氧化钾溶液，提供离子传防止正负极短路，允许离子所输介质通过镍氢电池的充放电过程放电1储氢合金释放氢气，与氢氧化镍反应，产生电流，为设备供电充电2外部电源施加电压，将水分解为氢气和氢氧根离子，氢气被储氢合金吸收，电池储存能量记忆效应3不完全放电会导致电池容量下降，需要定期完全放电，消除记忆效应镍氢电池的优缺点分析优点缺点能量密度适中，循环寿命较长，安全性较高，环境友好成本较高，自放电率较高，存在记忆效应，低温性能较差镍氢电池的应用混合动力汽车便携式电子设备提供辅助动力，提高燃油效率数码相机、电动剃须刀等家用储能系统存储太阳能发电产生的电能混合动力汽车应用发展趋势镍氢电池在混合动力汽车中发挥重要作用，提供辅助动力，提随着锂离子电池成本的下降，镍氢电池在混合动力汽车中的应高燃油效率，降低排放用逐渐减少便携式电子设备应用优势镍氢电池在数码相机、电动剃须刀等便携式电子设备中得到应安全性较高，环境友好，能够满足便携式电子设备对安全性的用，提供可靠的电力供应要求家用储能系统应用优势镍氢电池可用于家用储能系统，存储太阳能发电产生的电能，安全性较高，环境友好，能够满足家用储能系统对安全性的要供家庭使用，降低用电成本求电池管理系统作用电池管理系统（BMS）是连接电池和用户的纽带，对电池进行监控、管理和保护，延长电池寿命，提高安全性功能电压监测、电流监测、温度监测、SOC（荷电状态）估算、SOH（健康状态）估算、均衡管理、热管理、安全保护等作用和功能电压监测电流监测温度监测123实时监测电池的电压，防止过压实时监测电池的电流，防止过流实时监测电池的温度，防止过热和欠压，保护电池和短路，保护电池和过冷，提高电池性能SOC估算SOH估算45估算电池的荷电状态，方便用户了解电池剩余电量估算电池的健康状态，预测电池寿命核心技术高精度电压、电流、温度传感器为BMS提供准确的数据，保证BMS的控制精度SOC/SOH估算算法准确估算电池的荷电状态和健康状态，提高电池利用率均衡控制策略平衡电池组中各单体电池的电压，延长电池组寿命热管理技术控制电池的温度，提高电池性能和安全性实现方案硬件软件电压、电流、温度传感器、数据采集芯片、控制芯片、保护电数据采集程序、SOC/SOH估算程序、均衡控制程序、热管理路、通信接口等程序、通信程序等储能系统的发展趋势电池技术进步能量密度更高、循环寿命更长、安全性更高的电池技术不断涌现系统集成创新储能系统与电网、可再生能源、用户侧的集成更加紧密，应用场景更加丰富智能化控制储能系统采用人工智能、大数据等技术，实现智能化控制，提高运行效率和可靠性电池技术进步固态电池锂硫电池钠离子电池能量密度更高、安全性更高、循环寿命能量密度极高，但循环寿命和安全性仍成本较低，但能量密度和循环寿命仍需更长需提高提高系统集成创新虚拟电厂多能互补智能微网将分布式储能资源聚合起来，参与电网将储能系统与多种能源形式结合起来，储能系统为智能微网提供电力支撑，提调度提高能源利用效率高供电可靠性应用场景扩展交通领域1电动汽车、电动船舶、电动飞机等工业领域2工业园区、数据中心、通信基站等民用领域3家庭储能、便携式储能等。