太阳能+存储项目中使用的两种主要电池化学物质各有利弊。铅酸电池的存在时间要长得多,也更容易理解,但其存储容量有限。锂离子电池其循环寿命更长,重量更轻,但本质上更昂贵。
存储装置通常由一种电池类型组成,例如此处的 LG Chem。照片由 GreenBrilliance 提供
能否结合每种化学物质的优点来制造一个经济高效的高容量电池组?
是否必须拆除铅酸电池组才能利用新锂离子电池的功能?可以在锂系统中添加更便宜的铅酸电池来满足一定的千瓦时容量吗?
所有重要的问题都有一个不太明确的答案:这取决于情况。坚持使用一种化学物质更容易、风险更小,但也有一些解决方法。
德克萨斯州 Freedom Solar Power 的电气工程师戈登·冈恩 (Gordon Gunn) 表示,将铅酸电池和锂电池连接在一起是可能的,但只能通过交流耦合来实现。
“你绝对不能将铅酸电池和锂电池连接在同一条直流总线上,”他说。“最好的情况是,它会损坏电池,最坏的情况是……起火?爆炸?对时空连续体的解读?我不知道。”
铅酸电池公司 US Battery Manufacturing Co. 的工程高级副总裁 K. Fred Wehmeyer 提供了进一步的解释。
“它是可以制造的,但它不会像在锂电池系统中添加铅酸电池那么简单。这两个系统本质上是独立运行的,”Wehmeyer 说。“锂电池系统仍需要由自己的 BMS 控制,并配有自己的充电器和充电控制器。铅酸电池系统需要自己的充电器和/或充电控制器,但不需要 BMS。这两个系统可以并行提供等效的负载,但可能需要一些控制来安全地分配两种化学物质之间的负载分布。”
LFP 电池制造商 SimpliPhi Power 的技术服务经理 Troy Daniels 不建议混合相同的电池化学成分,更不用说在单个系统中混合不同的化学成分,但他承认这是可以做到的。
“组合的几种方法是拥有两个独立的系统(充电器和逆变器),它们可以共享一个公共负载,甚至可以分割所需的电力负载。“ 他说。“也可以使用转换开关;然而,这意味着一次只能对一组电池或化学物质进行充电或放电,并且可能必须手动传输。”
分离负载和设置两个系统通常是一项比许多人想要的更复杂的任务。
“我们在 Freedom Solar 没有处理过混合锂/铅酸系统,因为它不是一个便宜的附加组件,我们试图通过仅使用一种电池化学物质和一种电池产品来保持电池安装简单, “PE 和设计经理 Josh Meade 说道。
有一家公司试图让这两种化学物质的结合变得更容易一些。便携式电源产品制造商Goal Zero拥有一款锂基Yeti便携式电站,可用于部分家庭备用。Yeti 3000 是一款 3 kWh、70 磅 NMC 锂电池,可支持四个电路。如果需要更多电力,Goal Zero 提供 Yeti Link 扩展模块,允许添加铅酸扩展电池。是的,没错:Yeti 锂电池可以与铅酸电池配对。
“我们的膨胀水箱是一种神秘的循环铅酸电池。这使您可以使用 Yeti [锂基系统] 中的电子设备,但可以扩展电池容量。”Goal Zero 总经理 Bill Harmon 说道。“每个 1.25 kWh,您可以根据需要添加任意数量的[铅酸电池]。客户只需将其插入即可。突然之间,您就可以享受锂电池的便携性以及在家中使用廉价铅酸电池的便利性。”
尝试将锂和铅酸连接在一起时最大的问题是它们不同的电压、充电曲线和充电/放电限制。如果电池电压相同或放电速率不匹配,则彼此之间的电力会快速流动。当电源快速运行时,会出现发热问题并降低电池循环效率。
Goal Zero 通过其 Yeti Link 设备来应对这种情况。Yeti Link 本质上是一个复杂的电池管理系统,适用于原始 Yeti 锂电池,可管理不同化学物质之间的电压和充电。
“Yeti Link 正在调节电池之间的电力传输。”哈蒙说。“我们以安全的方式进行保护,让锂电池甚至不知道它与铅酸电池联姻了。”
Yeti 3000 可能比传统的锂家用电池更小 – LG 化学。哈蒙说,特斯拉和十四行诗车型通常至少有 9.8 千瓦时的功率,但这只是它的图纸。如果有人可以使用一些更便宜的铅电池将其扩展到 9 kWh 标记,并且在露营或尾随时也可以携带锂电池,为什么不呢?
“我们的系统适用于该国所有没有 15,000 美元投资储能装置的人。当我完成后,我所需要的只是永久安装在我家里的东西,”哈蒙说。“Yeti 适合那些容易受到花钱的影响的人。我们的系统安装总成本为 3,500 美元。”
Goal Zero 目前已推出第五代产品,因此对其锂铅组合能力充满信心。但对于许多其他不太愿意完全混合电池化学物质的人来说,可以在同一企业或家庭中安装两个独立的系统 - 只要它是由电气专业人员设置的。
“向现有锂系统添加低成本存储容量的一种更简单、更安全的方法是划分负载并将其分别分配给两个电池系统。”美国电池公司的Wehmeyer 说道。“无论哪种方式。这应该由经过培训的专业人员来完成,以确保安全。”
发布时间:2022年9月1日