储能电池在分布式光伏发电系统与新能源汽车配套充电领域中的应用与要求讲解课件

储能电池在分布式光伏发电系统与新能源汽车配套充电领域中的应用与要求孟海军储能电池在分布式光伏发电系统与新能源汽车配套充电领域中的

一、背景情况二、应用模式三、应用要求四、关注问题一、背景情况一、背景情况–分布式光伏发电大发展国发[2013]24号“国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见”（2013/07/04

82013-2014：10GW/年2015累计35GW）国能新能[2014]406号“国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知”（2014/09/02152014年10GW60%DPV，路线图：2015-2020及以后）一、背景情况–分布式光伏发电大发展国发[2013]24号一、背景情况–新能源汽车配套充电设施大发展国办发[2014]35号“关于加快新能源汽车推广应用的指导意见”（2014/07/14

30）国家新能源汽车规划：2015年底前累计推广新能源汽车50万辆。充换电站2015年底前完成4000座建设，同步大力加大充电桩建设；2016-2020年高达10000座，建成完整充电网络。到2013年底，国网建成充换电站400座，各类充电桩1.9万台，建设距规划差距很大。（2014年7月，国家明确取消新能源汽车购置税，并要求国家机关单位年购置车中新能源汽车不低于30%）国网调整充换电设备建设思路：“主导快充、兼顾慢充、引导换电、经济实用”。2014年3月国网允许社会资本与国网竞争，共同投资建设充电、换电设施。今年4月国网首次开展充电站设备招标，总计1.6亿元，年内共进行5次充电站设备招标。今年7月国家电网决定：国网暂时收缩在电动汽车充换电领域的投资。这意味着，国网以后不会是主要设备投资方，而是将设施建设推向了社会资本。一、背景情况–新能源汽车配套充电设施大发展国办发[201二、应用模式-DPV·MGCC（MicrGridCentralController）：微型电网中央控制器·MC（MicroSourceController）：微电源控制器·LC（LoadController）：负荷控制器·Microturbine：微燃机（柴油发电机）·PV：太阳能光伏发电·WindGenerator：风能发电·FuelCell：燃料电池·Storage：储能（蓄电池、超级电容器等）二、应用模式-DPV·MGCC（MicrGridCen二、应用模式–EV配套充电充电设施建设示意图二、应用模式–EV配套充电充电设施建设示意图三、应用要求-评价要素储能电池评价要素储能电池寿命比能量价格充放电效率自放电率环境适应性比功率安全性

……三、应用要求-评价要素储能电池评价要素储能电池寿命比能量价1）安全性要求

储能电池成组管理系统及结构设计合理，在过充、过放、短路，挤压、振动、冲击等条件下，电池不发生冒烟、起火、爆炸等。

2）可靠性要求

储能电池组要稳定可靠，循环次数/使用寿命要长，自放电率低，在使用过程中不发生泄漏。3）转换效率要求

储能电池组要具备尽量高的能量转换效率，减少充放电及储存过程中的能量损失。

4）环境适应性要求参照有关标准，如储能电池工作温度一般要求在（-40℃~55℃）的温度环境下能够正常运行。储能电池的低温性能要好，应用要求电池低温-10℃以下能够充电。

5）低成本要求

6）高比特性等三、应用要求–主要要求1）安全性要求三、应用要求–主要要求三、应用要求–典型电池情况1）铅酸蓄电池2）锂离子电池3）全钒液流电池4）超级电容器三、应用要求–典型电池情况1）铅酸蓄电池1）铅酸蓄电池-主要技术特性体系指标阀控铅酸电池现有应用规模等级kW~MW

比较适合应用场合低成本比能量35~50

Wh/kg

比功率75~300

W/kg倍率特性0.1C~1C

转换效率>80%

寿命>300次100%DOD

2年自放电2~5%/月成本0.7元/Wh

工作温度-15~45℃安全性安全资源环保有污染关注点

提高寿命、效率、工作温度范围1）铅酸蓄电池-主要技术特性体系阀控铅酸电池现有应用2）锂离子（LFP）电池

-主要技术特性体系指标阀控铅酸电池磷酸铁锂电池现有应用规模等级kW~MW

kW~MW

比较适合应用场合低成本可选择功率型或能量型，适用范围广泛比能量35~50

Wh/kg

100~130Wh/kg

比功率75~300

W/kg200~1000

W/kg倍率特性0.1C~1C

5C~10C

转换效率>80%

>90%

寿命>300次2年>2000次100%DOD

70%

4年自放电2~5%/月0~1%/月成本0.7元/Wh

3元/Wh

工作温度-15~45℃-20~55℃安全性安全比较安全资源环保有污染无污染关注点

提高寿命、效率、工作温度范围成本较高、容量扩充、低温（-10℃以下）充电、一致性、安全性等2）锂离子（LFP）电池-主要技术特性体系阀控铅酸电池磷3）全钒液流电池

-主要技术特性体系指标阀控铅酸电池磷酸铁锂电池全钒液流电池现有应用规模等级kW~MW

kW~MW

5kW~6MW

比较适合应用场合低成本分功率型和能量型、适合场合多（介于LA-B和VRB之间）长寿命、大规模比能量35~50

Wh/kg

100~130Wh/kg

*25~30Wh/kg电解液

比功率75~300

W/kg200~1000

W/kg*50~100W/kg

电堆倍率特性0.1C~1C

5C~10C

1.5C

转换效率>80%

>90%

>75%

寿命>300次2年>2000次4年>15000次10年自放电2~5%/月0~1%/月0静态；严重（循环）成本0.7元/Wh

3元/Wh

5~15元/Wh

工作温度-15~45℃-20~55℃5~40℃安全性安全比较安全安全资源环保有污染无污染无污染关注点

提高寿命、效率、工作温度范围成本较高、容量扩充、低温充电、安全性、一致性等降成本、稳定可靠性、能量效率、保持工作态自放电高、系统成熟度3）全钒液流电池-主要技术特性体系阀控铅酸电池磷酸铁锂电4）超级电容器

-主要技术特性

体系指标超级电容器(有机对称)超级电容器(有机混合型)工作电压0V~2.7V3.0V~4.0V现有应用规模等级100kW级同左比较适合应用场合短时间大功率输出、长寿命、快速充电同左使用温度范围-40~65℃-25~55℃比能量wh/kg5~710~40能量密度wh/L*6~945~60比功率密w/kg40003000循环寿命周>500,000>30,000自放电较差30%好5%成本元/Wh100100~300是否环保无污染无污染关注点成本、比能量成本4）超级电容器-主要技术特性典型储能电池主要指标及应用对比情况体系指标阀控铅酸电池磷酸铁锂电池全钒液流电池超级电容器(有机对称)超级电容器(有机混合型)现有应用规模等级kW~MW

kW~MW

5kW~6MW

100kW级同左比较适合应用场合低成本分功率型和能量型、适合场合多（介于LA-B和VRB之间）长寿命、大规模短时间大功率输出、长寿命、快速充电同左比能量35~50

Wh/kg

100~130Wh/kg

*25~30Wh/kg电解液

5~7Wh/kg10~40Wh/kg比功率75~300

W/kg200~1000

W/kg*50~100W/kg

电堆4000W/kg3000W/kg倍率特性0.1C~1C

5C~10C

1.5C

超强同左转换效率>80%

>90%

>80%

90~95%同左寿命>300次2年>2000次4年>15000次10年>500,000次>30,000次自放电2~5%/月0~1%/月0静态；严重（循环）较差30%/月好5%/月成本0.7元/Wh

3元/Wh

5~15元/Wh

100元/Wh100~300元/Wh工作温度-15~45℃-20~55℃5~40℃-40~65℃-25~55℃安全性安全比较安全安全安全同左资源环保有污染无污染无污染无污染同左关注点

提高寿命、效率、工作温度范围成本较高、容量扩充、低温充电、一致性、安全性等降成本、稳定可靠性、能量效率、保持工作态自放电高、系统成熟度成本、比能量成本典型储能电池主要指标及应用对比情况体系阀控铅酸电池磷酸铁四、关注问题1）铅酸蓄电池2）锂离子电池3）全钒液流电池4）超级电容器四、关注问题1）铅酸蓄电池四、关注问题1）铅酸蓄电池问题1：需要解决如何提高寿命问题（300次、2年）？途径：（1）研制超级电池；（2）研制并使用贮备式铅酸蓄电池；

（3）与其它体系电池组合使用；（4）控制电池放电深度（50%DOD下，循环次数1500次）问题2：提高工作温度范围问题解决低温（-10℃以下）充电问题？四、关注问题1）铅酸蓄电池四、关注问题LFP/石墨体系2）锂离子电池问题1：进一步降低成本问题？问题2：容量可扩充问题？问题3：解决低温（-10℃以下）充电问题？途径：（1）电池材料研究（2）研究锂离子电池智能管理问题（3）与其它体系电池组合使用（如UC）

研究满足锂离子电池低温（-10℃以下）充电的新型负极材料四、关注问题LFP/石墨体系2）锂离子电池途径：（1）电中国新能源汽车电池路线图万量级5百万量级50万量级100150300模块能量密度（Wh/kg）目前20152020循环寿命:2000次成本:2元/瓦时循环寿命:3000次成本:1.5元/瓦时循环寿命:1200次成本:3-4元/瓦时中国新能源汽车电池路线图万5百万量级50万量级1001503储能锂离子电池技术发展路线储能锂离子电池技术发展路线四、关注问题3）钒液流电池问题1：需要解决降成本问题？途径：（1）隔膜自主化/规模放大降低成本（2）提高现有电堆工作电流密度120mA/cm2水平

（3）提高极板导电率（4）提高现有系统转化效率80%水平问题2：稳定可靠性问题？途径：研究宽温区工作及电解液稳定性问题。问题3：优化VRB电源管理系统？四、关注问题3）钒液流电池四、关注问题4）超级电容器问题：需要解决降成本问题、自放电？途径：提高比能量、降低活性碳成本（占1/3国产化问题）等。四、关注问题4）超级电容器结束语一、背景情况二、应用模式三、应用要求四、关注问题结束语一、背景情况敬请批评指正谢谢！敬请批评指正储能电池在分布式光伏发电系统与新能源汽车配套充电领域中的应用与要求孟海军储能电池在分布式光伏发电系统与新能源汽车配套充电领域中的

一、背景情况二、应用模式三、应用要求四、关注问题一、背景情况一、背景情况–分布式光伏发电大发展国发[2013]24号“国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见”（2013/07/04

82013-2014：10GW/年2015累计35GW）国能新能[2014]406号“国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知”（2014/09/02152014年10GW60%DPV，路线图：2015-2020及以后）一、背景情况–分布式光伏发电大发展国发[2013]24号一、背景情况–新能源汽车配套充电设施大发展国办发[2014]35号“关于加快新能源汽车推广应用的指导意见”（2014/07/14

30）国家新能源汽车规划：2015年底前累计推广新能源汽车50万辆。充换电站2015年底前完成4000座建设，同步大力加大充电桩建设；2016-2020年高达10000座，建成完整充电网络。到2013年底，国网建成充换电站400座，各类充电桩1.9万台，建设距规划差距很大。（2014年7月，国家明确取消新能源汽车购置税，并要求国家机关单位年购置车中新能源汽车不低于30%）国网调整充换电设备建设思路：“主导快充、兼顾慢充、引导换电、经济实用”。2014年3月国网允许社会资本与国网竞争，共同投资建设充电、换电设施。今年4月国网首次开展充电站设备招标，总计1.6亿元，年内共进行5次充电站设备招标。今年7月国家电网决定：国网暂时收缩在电动汽车充换电领域的投资。这意味着，国网以后不会是主要设备投资方，而是将设施建设推向了社会资本。一、背景情况–新能源汽车配套充电设施大发展国办发[201二、应用模式-DPV·MGCC（MicrGridCentralController）：微型电网中央控制器·MC（MicroSourceController）：微电源控制器·LC（LoadController）：负荷控制器·Microturbine：微燃机（柴油发电机）·PV：太阳能光伏发电·WindGenerator：风能发电·FuelCell：燃料电池·Storage：储能（蓄电池、超级电容器等）二、应用模式-DPV·MGCC（MicrGridCen二、应用模式–EV配套充电充电设施建设示意图二、应用模式–EV配套充电充电设施建设示意图三、应用要求-评价要素储能电池评价要素储能电池寿命比能量价格充放电效率自放电率环境适应性比功率安全性

……三、应用要求-评价要素储能电池评价要素储能电池寿命比能量价1）安全性要求

储能电池成组管理系统及结构设计合理，在过充、过放、短路，挤压、振动、冲击等条件下，电池不发生冒烟、起火、爆炸等。

2）可靠性要求

储能电池组要稳定可靠，循环次数/使用寿命要长，自放电率低，在使用过程中不发生泄漏。3）转换效率要求

储能电池组要具备尽量高的能量转换效率，减少充放电及储存过程中的能量损失。

4）环境适应性要求参照有关标准，如储能电池工作温度一般要求在（-40℃~55℃）的温度环境下能够正常运行。储能电池的低温性能要好，应用要求电池低温-10℃以下能够充电。

5）低成本要求

6）高比特性等三、应用要求–主要要求1）安全性要求三、应用要求–主要要求三、应用要求–典型电池情况1）铅酸蓄电池2）锂离子电池3）全钒液流电池4）超级电容器三、应用要求–典型电池情况1）铅酸蓄电池1）铅酸蓄电池-主要技术特性体系指标阀控铅酸电池现有应用规模等级kW~MW

比较适合应用场合低成本比能量35~50

Wh/kg

比功率75~300

W/kg倍率特性0.1C~1C

转换效率>80%

寿命>300次100%DOD

2年自放电2~5%/月成本0.7元/Wh

工作温度-15~45℃安全性安全资源环保有污染关注点

提高寿命、效率、工作温度范围1）铅酸蓄电池-主要技术特性体系阀控铅酸电池现有应用2）锂离子（LFP）电池

-主要技术特性体系指标阀控铅酸电池磷酸铁锂电池现有应用规模等级kW~MW

kW~MW

比较适合应用场合低成本可选择功率型或能量型，适用范围广泛比能量35~50

Wh/kg

100~130Wh/kg

比功率75~300

W/kg200~1000

W/kg倍率特性0.1C~1C

5C~10C

转换效率>80%

>90%

寿命>300次2年>2000次100%DOD

70%

4年自放电2~5%/月0~1%/月成本0.7元/Wh

3元/Wh

工作温度-15~45℃-20~55℃安全性安全比较安全资源环保有污染无污染关注点

提高寿命、效率、工作温度范围成本较高、容量扩充、低温（-10℃以下）充电、一致性、安全性等2）锂离子（LFP）电池-主要技术特性体系阀控铅酸电池磷3）全钒液流电池

-主要技术特性体系指标阀控铅酸电池磷酸铁锂电池全钒液流电池现有应用规模等级kW~MW

kW~MW

5kW~6MW

比较适合应用场合低成本分功率型和能量型、适合场合多（介于LA-B和VRB之间）长寿命、大规模比能量35~50

Wh/kg

100~130Wh/kg

*25~30Wh/kg电解液

比功率75~300

W/kg200~1000

W/kg*50~100W/kg

电堆倍率特性0.1C~1C

5C~10C

1.5C

转换效率>80%

>90%

>75%

寿命>300次2年>2000次4年>15000次10年自放电2~5%/月0~1%/月0静态；严重（循环）成本0.7元/Wh

3元/Wh

5~15元/Wh

工作温度-15~45℃-20~55℃5~40℃安全性安全比较安全安全资源环保有污染无污染无污染关注点

提高寿命、效率、工作温度范围成本较高、容量扩充、低温充电、安全性、一致性等降成本、稳定可靠性、能量效率、保持工作态自放电高、系统成熟度3）全钒液流电池-主要技术特性体系阀控铅酸电池磷酸铁锂电4）超级电容器

-主要技术特性

体系指标超级电容器(有机对称)超级电容器(有机混合型)工作电压0V~2.7V3.0V~4.0V现有应用规模等级100kW级同左比较适合应用场合短时间大功率输出、长寿命、快速充电同左使用温度范围-40~65℃-25~55℃比能量wh/kg5~710~40能量密度wh/L*6~945~60比功率密w/kg40003000循环寿命周>500,000>30,000自放电较差30%好5%成本元/Wh100100~300是否环保无污染无污染关注点成本、比能量成本4）超级电容器-主要技术特性典型储能电池主要指标及应用对比情况体系指标阀控铅酸电池磷酸铁锂电池全钒液流电池超级电容器(有机对称)超级电容器(有机混合型)现有应用规模等级kW~MW

kW~MW

5kW~6MW

100kW级同左比较适合应用场合低成本分功率型和能量型、适合场合多（介于LA-B和VRB之间）长寿命、大规模短时间大功率输出、长寿命、快速充电同左比能量35~50

Wh/kg

100~130Wh/kg

*25~30Wh/kg电解液

5~7Wh/kg10~40Wh/kg比功率75~300

W/kg200~1000

W/kg*50~100W/kg

电堆4000W/kg3000W/kg倍率特性0.1C~1C

5C~10C

1.5C

超强同左转换效率>80%

>90%

>80%

90~95%同左寿命>300次2年>2000次4年>15000次10年>500,000次>30,000次自放电2~5%/月0~1%/月0静态；严重（循环）较差30%/月好5%/月成本0.7元/Wh

3元/Wh

5~15元/Wh

100元/Wh100~300元/Wh工作温度-15~45℃-20~55℃5~40℃-40~65℃-25~55℃安全性安全比较安全安全安全同左资源环保有污染无污染无污染无污染同左关注点

提高寿命、效率、工作温度范围成本较高、容量扩充、低温充电、一致性、安全性等降成本、稳定可靠性、能量效率、保持工作态自放电高、系统成熟度成本、比能量成本典型储能电池主要指标及应用对比情况体系阀控铅酸电池磷酸铁四、关注问题1）铅酸蓄电池2）锂离子电池3）全钒液流电池4）