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中國儲能網(wǎng):鐵塔基站采用鈦酸鋰電池的優(yōu)勢解析

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日期:2019-08-05  文章來源: 中國儲能網(wǎng)

根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,2018年,我國鋰離子電池產量已累計達139.87億只。按照國家規(guī)定,當動力電池容量衰減至80%以下,需要進行強制回收。預計到2020年,我國退役動力電池將累計約達20萬噸,可以說首個動力電池“退役潮”已經(jīng)到來,廢棄動力電池的回收與利用,已經(jīng)成為一個重要的社會議題。

中國鐵塔公司是動力電池梯次利用的最主要用戶之一,有著“基站之王”的稱號。自2018年起,公司旗下200萬個基站,已開始全部采用退役動力鋰電池。預計到2020年,鐵塔基站的需求可以消化1000萬輛新能源汽車的退役動力電池,成為 “退役潮”中資源回收和環(huán)境保護的中堅力量。

鈦酸鋰電池的基本特性

鈦酸鋰(LTO)電池,通常是指以鈦酸鋰材料為負極,與錳酸鋰、三元鋰或磷酸鐵鋰等正極材料,組成的2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。目前,國內最大的鈦酸鋰電池生產企業(yè)是總部位于珠海的銀隆新能源股份有限公司,其掌握了鈦酸鋰電池的核心技術,批量生產鈦酸鋰電池并廣泛應用新能源汽車與儲能方面。

鈦酸鋰材料(Li4Ti5O12)具有穩(wěn)定的三維晶體結構,被稱為“零應變材料”,充放電過程中結構幾乎不發(fā)生變化,在鋰電池負極材料中備受關注。同時具有電化學反應速度快,放電平臺平坦且可達1.55V的先天性優(yōu)勢??梢灶A見,未來鈦酸鋰將會成為新一代鋰離子電池的負極材料而被廣泛應用在新能源汽車和儲能應領域。

 銀隆通過納米化工藝與結構控制技術相結合,研發(fā)、生產的鈦酸鋰電池,具有高安全、快充放、耐寬溫、長壽命等突出性能。

梯次鈦酸鋰電池的對比優(yōu)勢

新能源汽車動力電池大多采用鎳系列和鋰系列,這些動力電池的梯次利用被譽為是目前的重點發(fā)展對象。其中鋰電池因其不含任何重金屬與稀有金屬,對環(huán)境友好無污染,在儲能應用中受到了廣泛關注。對比鉛酸電池和磷酸鐵鋰電池,以鈦酸鋰動力電池作為梯次利用對象,優(yōu)勢十分明顯。

首先,鉛酸電池穩(wěn)定工作的溫度范圍為15~35℃,磷酸鐵鋰為-20~50℃;而鈦酸鋰電池具備-50~60℃的超寬溫使用范圍,在高溫和低溫環(huán)境下仍可保持電池的優(yōu)良性能。其次,鈦酸鋰電池具有5~10C的充放電倍率,大于磷酸鐵鋰電池2C的充放電和5C以上的啟動電流倍率,而鉛酸電池無此功能。

此外,相較于全生命周期僅有5年左右的鉛酸電池,鈦酸鋰電池的梯次利用壽命,理論上還剩余10~20年,仍具有上萬次的深度循環(huán)次數(shù);而且占地小、重量輕、運輸成本低,重量和體積為同容量鉛酸電池的1/2~2/3。其優(yōu)秀的性能,讓同等級的鉛酸電池、磷酸鐵鋰電池等望塵莫及。

銀隆鈦酸鋰儲能系統(tǒng)

銀隆鈦酸鋰儲能系統(tǒng)可為客戶提供定制化的設計,為基站提供穩(wěn)定、安全、可靠的通信電源,降低因供電不足或意外斷電所造成通信中斷、系統(tǒng)癱瘓的風險,非常適用于鐵塔基站儲能,特別是在離網(wǎng)模式下,優(yōu)勢尤為顯著。

與并網(wǎng)模式下的鐵塔基站相比,離網(wǎng)模式下的鐵塔基站大多分布在氣候、環(huán)境復雜,且較為偏遠的地區(qū),若儲能電池安全性不高,循環(huán)壽命不足,則需定期維護及更換,增加維護、購置、運輸、安裝等成本。

銀隆鈦酸鋰電池具備全生命周期內基本無需維護,有效節(jié)省維護成本;應用年限內無需更換電池,大大節(jié)省購置、運輸、安裝成本的優(yōu)勢。而且當鐵塔基站處于多云、連雨等光照時間較短的特殊氣候條件下時,銀隆鈦酸鋰電池6~10分鐘即可補充90%以上的電量,從而保證鐵塔基站正常工作;針對處于低溫環(huán)境下的鐵塔基站,銀隆鈦酸鋰電池無需電加熱功能即可穩(wěn)定應用,避免了系統(tǒng)啟動緩慢,甚至無法啟動的情況發(fā)生,保障鐵塔基站穩(wěn)定工作,可謂鐵塔基站儲能的不二之選。 

銀隆鈦酸鋰電池管理系統(tǒng)

安全,從來都是鈦酸鋰的核心優(yōu)勢之一。而銀隆鈦酸鋰儲能系統(tǒng)更有第二層保險屏障——電池管理系統(tǒng)(BMS)。銀隆電池管理系統(tǒng)(BMS)主要用于對蓄電池充放電過程進行管理,一般由監(jiān)測、保護電路、電氣通訊接口等組成,以保證電池安全使用、充分發(fā)揮電池性能、延長使用壽命為目的,除具備欠過壓保護、過流報警、短路防護等標準功能外,還具有以下優(yōu)勢:

雙向均衡:雙向主動均衡,高能量單體直接轉移到低能量單體,均衡速度快;

高精度:單體電池電壓采集精度2mV,電流采集精度0.5%,SOC估算誤差±5%;

快充放:通過主動均衡快速均衡,能使電池組快充放條件及復雜運行工況下也能保證容量不衰減;

高安全:硬件電路采用多重隔離,抗干擾能力強,有效保障系統(tǒng)安全。

 

鐵塔基站的實際應用

目前,銀隆鈦酸鋰儲能系統(tǒng)已在四川涼山、綿陽、阿壩以及甘肅敦煌等地的鐵塔基站投入使用,事實證明,在高海拔、無市電接入、多陰雨天氣的偏遠地區(qū),仍可穩(wěn)定高效運行。

投入使用的梯次銀隆鈦酸鋰儲能系統(tǒng)中,實現(xiàn)了光伏控制器與BMS之間的信息交互。同時配備遠程智能監(jiān)控平臺,運用互聯(lián)網(wǎng)+技術、GPS、無線通訊(GPRS、CDMA)和地理信息(GIS)技術,具備數(shù)據(jù)采集、解析、緩存等功能,對儲能系統(tǒng)地理位置和運行狀態(tài)實時監(jiān)控,快速判斷系統(tǒng)運行狀況進行故障診斷,還可防止偷盜行為。

光伏DC/DC與儲能BMS系統(tǒng)交互信息:針對一些無市電接入的基站,光伏與儲能系統(tǒng)僅存在電氣物理連接,沒有通訊。銀隆電池管理系統(tǒng)支持與光伏控制器進行信息交互,協(xié)同控制整個系統(tǒng):當儲能電池按照既定策略充滿時,BMS請求光伏控制器停止充電,限制光伏輸出功率;當儲能電池按照既定策略未充滿時,光伏控制器協(xié)同BMS實現(xiàn)功率有效調節(jié),BMS與光伏控制器雙層保護機制大大增加了整個系統(tǒng)的安全可靠性。

基站儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一監(jiān)管:基站儲能電池數(shù)據(jù)由BMS監(jiān)管,光伏電站數(shù)據(jù)由光伏控制器內監(jiān)控單元管理,所以存在數(shù)據(jù)無法統(tǒng)一,管理混亂的問題。銀隆遠程智能監(jiān)控平臺,可對基站內電池信息(報警、保護)、光伏控制器電壓電流等信息進行統(tǒng)一有效的遠程監(jiān)管。

大數(shù)據(jù)分析運行狀況提前預警:針對一些偏遠山區(qū)的儲能系統(tǒng),若無大數(shù)據(jù)分析,就地信息無法傳輸,基站無信息傳出時才發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)了異常,且無法監(jiān)測具體的異常情況,這將大大增加了基站運營成本。銀隆遠程智能監(jiān)控平臺,可進行大數(shù)據(jù)分析對比,對電池的性能及運行狀況做到提前預警,當發(fā)現(xiàn)電池一致性不好時,可遠程查看系統(tǒng)哪一串哪一個電池的一致性下降,遠程排查異常,去到現(xiàn)場直接更換特定的電池,大大增加了基站運營效率,降低運營成本。

《中國汽車動力電池回收拆解及梯次利用行業(yè)發(fā)展白皮書》分別對鋰電池的經(jīng)濟價值進行了測算,對鋰電池進行梯次利用,經(jīng)濟收益能達到每噸3~4萬元。如果對“退役潮”中的動力鋰電池進行有效地回收和梯次利用,可以產生的經(jīng)濟效益和環(huán)保效果是十分巨大的,鐵塔基站項目和銀隆鈦酸鋰儲能電池都在貢獻自己的力量。

梯次電池的應用,應遵循小模塊、低電壓、高冗余、小電流、非移動的原則使用,因此通信基站相比于其他場景更適合應用梯次電池。而且動力電池的梯次利用,是國家節(jié)能環(huán)保、發(fā)展新能源等戰(zhàn)略中,新興產業(yè)發(fā)展的重大創(chuàng)新,對于推動低碳經(jīng)濟、綠色經(jīng)濟、循環(huán)經(jīng)濟具有非常重要的現(xiàn)實意義。

 

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