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可再生能源传输:先进铅碳储能系统改善电网传输

2012-03-16 10:59
九一隐士
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  1.引言

  传统上铅酸电池的作用基本上是提供后备电力,并且根据位置提供电力调节。在典型的应用中,电池的实际用途(放电)是非经常性的,它在大部份服务时间是处於浮充状态。

  然而,大型电网储能系统是较近似於循环使用的重复充放电操作。在这些应用中,与其他储能系统比较,传统备用技术显得不足。就算设计为循环应用的铅酸电池,都达不到其他技术方案的使用寿命和成本。

  随着铅碳技术商品化的发展,减少或消除了很多传统铅酸电池系统的限制。基於铅碳电池的不饱和充电可行性和循环使用时电极的稳定技术,而又不增加成本,所以可提高它在这些系统应用的可能性。

  先进铅碳储能系统(ALCESS)是特别适合增长中的可再生能源电网传输。一般来说,电网堵塞是限制了低成本的再生能源将电流送往负载。减少传输的瓶颈堵塞,是改善低成本再生发电向城市地区供电最有效的方法。

  在这种应用中,先进铅碳储能系统(ALCESS)安装在堵塞的地方,当有紧急事故时,它提供备用储备能源,因此,使事故后的堵塞点减低所要增加的容量。当ALCESS作周期性的部署,紧急事故时,能使系统营运者可利用较大份额的堵塞点传输容量 。 因此,减低了安装地点的堵塞和促进低成本的再生能源的使用。这系统也可以提供紧急储备电力、峰价销售和其他市场功能,以补偿系统的资金成本。

  先进铅碳储能系统的这种应用,好处是相对成本低、建构性、系统流动性和可靠性。至于使用寿命是随着技术成熟而成为系统明显的好处,系统的大部份是来自成熟的技术。

  2.铅碳技术

  在典型的后备电源应用方面,最基本的失效模式是正极由于腐蚀而退化。然而,应用在该方案则涉及附加高循环寿命的要求、温度和不饱和充电的(PSoC)操作,主要的失效模式是在于负极。目前,阀控电池负极使用一定数量的添加剂,以改进电池的性能和寿命。添加木质素磺酸盐以保持负极活性物质(NAM)的高表面积来改进使用。添加硫酸钡是提供反应物(硫酸铅)的集结位置,阻止大型结晶的形成。大型结晶的有限表面积在充电时很难转回为铅。最后,加入炭黑是增加电池板的传导性以改进充电的接受性。在业内也有加入其他添加剂,这三种材料是构成压倒性的主要添加剂。

  在这里所提出的应用,目前设计的电极在应用初期可提供很好的效果,但当系统持续运行时,会迅速退化。退化原因和结构已很清楚。不饱和充电(PSoC),负电极是包含不同荷电状态而约百分之几的活性物质转为硫酸铅,这些硫酸铅随着时间的推移而再结晶,转变成通常所说的硬硫酸盐(hard sulfate)。这些结晶成为优先结晶生长的结点。这些产生的硫酸盐结晶在再充电时都很难转回成铅,并且随着时间推移,有越来越多的硫酸铅形成,使容量不断退化。除此之外,不饱和充电操作(PSoC),负极还限制了充电电流量。在脉冲充电操作时,电流主要使电解水变成氢气溢出。从而导致电池乾涸及随着时间的推移而减少容量。

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