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研究表明放电深度将对电池性能产生重要影响

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2019-09-08 浏览:次
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中国储能网讯:随着电池所有者和运营商寻求最大化其资产回报,他们同时面临着应对和管理电池退化的巨大挑战。这仍然是是池行业最突出的挑战之一,预计电池到达寿命终止(EoL)期可以持续使用约15年。

电池退化将会导致电池容量、充放电次数、效率以及最终投资回报率的下降。

简单地说,电池退化是一个严重的经济问题,这根据电池的使用方式而有所不同。因此,必须分析和监测导致电池退化的因素。其中包括温度、斜坡速率、平均充电状态(SOC)和放电深度(DOD)。

分析这些因素的影响,这对于评估响应不同市场信号的电池充电或放电决策的成本效益至关重要。

因为提供单个/多个服务的电池可以根据其负载情况和充放电水平选择参与各种市场,例如频率调节或平衡机制(BM)市场,而这些市场具有不同的风险等级。

2014年开通运营的Leighton Buzzard电池储能系统是英国第一个电网规模锂离子电池储能系统

充电周期到底是什么?

令人困惑的是,电池行业对“充电周期”有着不同的定义。在一些电池厂商提供的商业文件中(例如保修单),通常是通过进出电池的总能量除以电池容量来计算充电周期,尽管这是一个相对简单的计算,它实际上只告诉了用户“等效全循环” (EFC)的数量。

等效全循环(EFC)并不能量化放电深度(DoD),因为放电深度(DoD)会影响电池充电周期的深度。例如,等效全循环(EFC)无法区分100%放电深度(DoD)的1个充放电循环与50%放电深度(DoD)的2个充放电循环,以及10%放电深度(DoD)的10个充放电循环。在等效全循环(EFC)中完全忽略了放电深度。出于这个原因,KiWi Power公司利用Rainflow算法作为分析放电深度(DoD)方面的每个“实际周期”的工具。

放电深度(DoD)是电池退化的主要因素之一。例如,当以接近100%放电深度(DoD)操作时,锂离子电池的退化率比在10%放电深度(DoD)下以相同的充电操作时提高了10倍。未来可能会将放电深度(DoD)测量将纳入电池保修范围内。尤其是当电池从放电深度(DoD)较浅的频率调节应用转向需要放电更深的平衡机制(BM)应用等其他项目时。

Rainflow工具以及如何用于电池分析

Rainflow放电周期计数工具是用于放电深度(DoD)计算的算法。它需要不规则的负载曲线并量化每个周期的放电深度(DoD)、平均充电状态(SOC)和时间段。这有助于描述电池充放电的行为方式,并使操作人员能够做出明智的决策。

如下图所示,典型的负载曲线可能非常嘈杂,进行计数几乎不可能。Rainflow计数工具的直方图通过根据其放电深度(DoD)和平均充电状态(SOC)对放电周期进行分类来理解数据。

更重要的是,该工具通过识别更高的放电深度(DoD)或具有超出可接受的平均充电状态(SOC)范围的充放电周期来解决电池退化问题。

英国平衡机制(BM)市场的能源交易

平衡机制(BM)能源交易将需要更深的充放电。Kiwi Power公司的分析表明,与固定频率响应(FFR)相比,平衡机制(BM)中的电池的放电深度通常高出20%-30%。另一方面,平均充电状态(SOC)将根据平衡机制(BM)模型中设定的价格点而有很大差异。如果没有充电状态(SOC)管理计划,主动定价策略将导致电池具有非常低的平均充电状态(SOC)(通常<20%),而被动定价策略将导致电池资产具有更高的平均充电状态(SOC)(通常> 80%)。

随着电池案例越来越多地参与批发和平衡机制(BM)的市场,这些数据表明需要选择电池管理系统来获取这些见解,以降低电池退化风险,并优化收入。

KiWi Power公司专家团队致力于采用智能技术、深入的市场洞察力和专业知识来实现这一目标。自2014年部署英国Leighton Buzzard的第一个电网电池储能系统以来,KiWi Power公司部署的用户侧储能系统和电网侧储能系统的装机容量达到50MW以上。该公司测量电池负载曲线和分析充电周期的新方法是确保客户储能资产实现最大价值和预期寿命的一种方法。

关键字:锂电池 储能系统

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