在储能项目中,锂电池和铅酸电池可以混用吗?

在储能项目中,锂电池和铅酸电池可以混用吗?

太阳能+储能项目中使用的两种主要电池化学体系各有优缺点。铅酸电池存在时间更长,更容易理解,但其储能容量有限。锂离子电池它们的循环寿命更长,重量更轻,但价格本身也更贵。

储能装置通常只使用一种电池类型,例如图中所示的LG化学电池。图片由GreenBrilliance提供。

能否将各种化学技术的优点结合起来,制造出一种性价比高、容量大的电池组?

是否必须拆卸铅酸电池组才能使用新型锂离子电池的功能?能否在锂电池系统中添加一些价格更低的铅酸电池来满足一定的千瓦时容量要求?

所有重要问题,答案却不尽相同:视情况而定。坚持使用一种化学方法更容易也更安全,但也有一些变通方法。

 

德克萨斯州 Freedom Solar Power 公司的电气工程师 Gordon Gunn 表示,铅酸电池和锂电池或许可以连接在一起,但只能通过交流耦合连接。

 

“你绝对不能把铅酸电池和锂电池连接到同一个直流母线上,”他说。“最好的结果是电池损坏,最坏的结果是……起火?爆炸?还是时空连续体发生改变?我不知道。”

 

美国铅酸电池制造公司(US Battery Manufacturing Co.)工程高级副总裁K. Fred Wehmeyer对此作了进一步解释。

 

“这并非不可能,但并非简单地在锂电池系统中添加铅酸电池就能实现的。这两个系统本质上是独立运行的,”韦迈尔说道。“锂电池系统仍然需要由其自身的电池管理系统(BMS)控制,并配备独立的充电器和充电控制器。铅酸电池系统则需要独立的充电器和/或充电控制器,但不需要电池管理系统。这两个系统可以并联提供等效负载,但可能需要一些控制措施来安全地分配两种电池体系之间的负载。”

LFP 电池制造商 SimpliPhi Power 的技术服务经理 Troy Daniels 不建议在单个系统中混合使用相同的电池化学成分,更不用说不同的化学成分了,但他承认这样做是可以的。

 

他表示:“有两种方法可以实现这种组合:一种是使用两个独立的系统(充电器和逆变器),它们可以共享一个公共负载,甚至可以分担所需的电力负载。另一种方法是使用转换开关;但是,这意味着一次只能对一组电池或一种化学成分的电池进行充电或放电,而且可能需要手动切换。”

 

分离负载并建立两个系统通常比许多人愿意承担的任务要复杂得多。

 

“Freedom Solar 公司还没有采用锂/铅酸混合系统,因为这种附加方案成本不低,而且我们尽量简化电池安装,只使用一种电池化学成分和一种电池产品,”注册工程师兼设计经理 Josh Meade 说。

 

有一家公司正致力于让两种电池技术的结合变得更加便捷。便携式电源产品制造商 Goal Zero 推出了一款基于锂电池的 Yeti 便携式电源站,可用于部分家庭备用电源。Yeti 3000 是一款 3 千瓦时、70 磅重的 NMC 锂电池,可支持四个电路。如果需要更大的功率,Goal Zero 还提供 Yeti Link 扩展模块,允许添加铅酸电池。没错,锂电池 Yeti 可以与铅酸电池搭配使用。

“我们的膨胀罐采用神秘循环技术,内置铅酸电池。这样一来,您就可以继续使用 Yeti(锂电池系统)的电子设备,同时还能扩展电池容量,”Goal Zero 总经理 Bill Harmon 表示。“每个铅酸电池的容量为 1.25 千瓦时,您可以根据需要添加任意数量的铅酸电池。客户只需将它们插入即可。这样一来,您既能享受锂电池的便携性,又能在家中使用价格低廉的铅酸电池。”

 

锂电池和铅酸电池并联时最大的问题在于它们不同的电压、充电特性和充放电极限。如果电池电压不一致或放电速率不匹配,电流就会在电池间快速流动。电流快速流动会导致发热问题,并降低电池循环效率。

 

Goal Zero 通过其 Yeti Link 设备来解决这个问题。Yeti Link 本质上是一个精密的电池管理系统,适用于原装 Yeti 锂电池,它可以管理不同化学成分电池之间的电压和充电。

 

“Yeti Link负责调节电池之间的电力传输。”哈蒙说,“我们采用安全的保护方式,让锂电池甚至感觉不到它与铅酸电池是连接在一起的。”

 

Yeti 3000 的体积可能比传统的家用锂电池(例如 LG Chem、特斯拉和 Sonnet 等品牌的电池)要小,但这正是它的优势所在,Harmon 说。如果有人能用更便宜的铅酸电池将其容量扩展到 9 千瓦时,并且在露营或户外聚会时还能携带锂电池,何乐而不为呢?

“我们的系统面向全国所有没有15000美元投资安装储能系统的人。安装完成后,我只需要在家里永久安装一套设备即可,”哈蒙说。“Yeti系统适合那些容易在消费上犹豫不决的人。我们的系统安装总价为3500美元。”

 

Goal Zero目前已推出第五代产品,对其锂铅酸电池混合使用的性能充满信心。但对于许多不太愿意直接混用不同电池化学成分的用户来说,只要由专业电工进行安装,就可以在同一企业或家庭中安装两套独​​立隔离的系统。

 

美国电池公司(US Battery)的韦迈耶表示:“为现有锂电池系统增加低成本储能容量的一种更简单、更安全的方法是将负载分开,分别分配给两个电池系统。无论采用哪种方法,都应该由训练有素的专业人员进行操作,以确保安全。”


发布时间:2022年9月1日