可再生能源傳輸：先進(jìn)鉛碳儲能系統有效改善電網(wǎng)的傳輸

導讀: 傳統上鉛酸電池的作用基本上是提供后備電力，并且根據位置提供電力調節。在典型的應用中，電池的實(shí)際用途(放電)是非經(jīng)常性的，它在大部份服務(wù)時(shí)間是處於浮充狀態(tài)。
關(guān)鍵字 儲能 先進(jìn)鉛碳儲能系統 閥控式鉛酸電池 電網(wǎng)傳輸 　　
1．引言

傳統上鉛酸電池的作用基本上是提供后備電力，并且根據位置提供電力調節。在典型的應用中，電池的實(shí)際用途(放電)是非經(jīng)常性的，它在大部份服務(wù)時(shí)間是處於浮充狀態(tài)。

然而，大型電網(wǎng)級儲能系統是較近似於循環(huán)使用的重復充放電操作。在這些應用中，與其他儲能系統比較，傳統備用技術(shù)顯得不足。就算設計為循環(huán)應用的鉛酸電池，都達不到其他技術(shù)方案的使用壽命和成本。

隨著(zhù)鉛碳技術(shù)商品化的發(fā)展，減少或消除了很多傳統鉛酸電池系統的限制?；躲U碳電池的不飽和充電可行性和循環(huán)使用時(shí)電極的穩定技術(shù)，而又不增加成本，所以可提高它在這些系統應用的可能性。

先進(jìn)鉛碳儲能系統（ALCESS）是特別適合增長(cháng)中的可再生能源電網(wǎng)傳輸。一般來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)堵塞是限制了低成本的再生能源將電流送往負載。減少傳輸的瓶頸堵塞，是改善低成本再生發(fā)電向城市地區供電最有效的方法。

在這種應用中，先進(jìn)鉛碳儲能系統（ALCESS）安裝在堵塞的地方，當有緊急事故時(shí)，它提供備用儲備能源，因此，使事故后的堵塞點(diǎn)減低所要增加的容量。當ALCESS作周期性的部署，緊急事故時(shí)，能使系統營(yíng)運者可利用較大份額的堵塞點(diǎn)傳輸容量 。 因此，減低了安裝地點(diǎn)的堵塞和促進(jìn)低成本的再生能源的使用。這系統也可以提供緊急儲備電力、峰價(jià)銷(xiāo)售和其他市場(chǎng)功能，以補償系統的資金成本。

先進(jìn)鉛碳儲能系統的這種應用，好處是相對成本低、建構性、系統流動(dòng)性和可靠性。至于使用壽命是隨著(zhù)技術(shù)成熟而成為系統明顯的好處，系統的大部份是來(lái)自成熟的技術(shù)。

2．鉛碳技術(shù)

在典型的后備電源應用方面，最基本的失效模式是正極由于腐蝕而退化。然而，應用在該方案則涉及附加高循環(huán)壽命的要求、溫度和不飽和充電的(PSoC)操作，主要的失效模式是在于負極。目前，閥控電池負極使用一定數量的添加劑，以改進(jìn)電池的性能和壽命。添加木質(zhì)素磺酸鹽以保持負極活性物質(zhì)(NAM)的高表面積來(lái)改進(jìn)使用。添加硫酸鋇是提供反應物(硫酸鉛)的集結位置，阻止大型結晶的形成。大型結晶的有限表面積在充電時(shí)很難轉回為鉛。最后，加入炭黑是增加電池板的傳導性以改進(jìn)充電的接受性。在業(yè)內也有加入其他添加劑，這三種材料是構成壓倒性的主要添加劑。

在這里所提出的應用，目前設計的電極在應用初期可提供很好的效果，但當系統持續運行時(shí)，會(huì )迅速退化。退化原因和結構已很清楚。不飽和充電(PSoC)，負電極是包含不同荷電狀態(tài)而約百分之幾的活性物質(zhì)轉為硫酸鉛，這些硫酸鉛隨著(zhù)時(shí)間的推移而再結晶，轉變成通常所說(shuō)的硬硫酸鹽(hard sulfate)。這些結晶成為優(yōu)先結晶生長(cháng)的結點(diǎn)。這些產(chǎn)生的硫酸鹽結晶在再充電時(shí)都很難轉回成鉛，并且隨著(zhù)時(shí)間推移，有越來(lái)越多的硫酸鉛形成，使容量不斷退化。除此之外，不飽和充電操作(PSoC)，負極還限制了充電電流量。在脈沖充電操作時(shí)，電流主要使電解水變成氫氣溢出。從而導致電池乾涸及隨著(zhù)時(shí)間的推移而減少容量。

3．碳/鉛混合負極板和高性能正極板

CD的解決方案是為高循環(huán)不飽和充電 (PSoC) 而設計，運用混合U碳負極板和以設計先進(jìn)活性物質(zhì)化成法的正極板。結果是得到一個(gè)適合這類(lèi)應用性能優(yōu)越的電池。

從上圖可見(jiàn)，運用了混合鉛碳技術(shù)的負極和專(zhuān)利活性物質(zhì)的正極在不飽和充電(PSoC) 操作，正負極的傳統故障模式均可以排除，電池的循環(huán)壽命提升10倍。另外，使電池充電更快。

該方案的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)如下：

①把電力和能量組合在同一個(gè)電池上；

②材料和制造成本低；

③基于已證實(shí)可靠的電池制造程序，可以用現成的閥控電池同樣的生產(chǎn)設備；

④基于CDTFA的生產(chǎn)線(xiàn)可得到10年壽命的蓄電池設計。

4．總結

鉛碳使用在可再生能源傳輸方面增加傳輸運用的優(yōu)點(diǎn)如下：

①在傳輸應用上，鉛碳技術(shù)提供比其他能源儲存系統最有效的解決方案。

②先進(jìn)鉛碳儲能系統 （ALCESS）是允許根據堵塞點(diǎn)的改變，將系統移動(dòng)調遷。

③增加循環(huán)壽命允許系統提供緊急備用電源和峰價(jià)銷(xiāo)售，除電力傳輸外，不需要預算系統的余量，減低成本和增加作用。

④鉛碳電池生產(chǎn)用95%可回收材料，在使用終結時(shí)可充份地再循環(huán)。