储能系统最典型的特点就是其中含有存电介质——电池,而电池很重要的一个性能指标就是充放电的速度或充放电能力,常常能看到招标技术要求或电池技术参数中有一个“***C”的参数,比如"0.2C""0.3C""1C",或"2C",在工商业储能系统中,最常见的是"0.5C",那么,为什么0.5C最多?
1."C"是什么?
C是电荷量单位库仑(Coulomb)的首字母,这个概念由法国物理学家库仑最早提出,定义的是1秒钟内通过导线的横截面积的电量。
在储能电池上,C用来表示电池的充放电倍率,一般充放电电流的大小就用这个充放电倍率来表示。
充放电倍率为1C,就是指储能电池可在1小时内放完全部电量;2C就是储能电池可以在0.5小时内放完全部电量。
2."C"如何计算或得出?
C(充放电倍率)是一个逻辑概念而非像电流(A)电压(V)那样的固定概念。
例如,某个电路通过1A的电流,无论使用什么设备去测量,这个1A的电流值都是相同的。
而对于1C的充放电能力来说,还与电池的具体容量有关。
对于一个电量为1Ah的电池,它的1C充放电流,就是1A;
对于一个电量为2Ah的电池,它的1C充放电流,就是2A。以此类推。
所以,电池充放电倍率(C) = 电池充放电电流 ÷ 电池的额定容量。
例如:1000mAh的电池,0.2C表示200mA(1000mAh的0.2倍率),1C表示1200mA(1200mAh的1倍率)。
使用多少C这个概念,可以方便地比较2个总电池容量相同的电池,在相同条件下,其充放电能力的高低。
比如两个电池都是1Ah容量,但1号电池可以做到3C,也就是可以3A的电流来充放电,而2号电池只能以0.5C,也就是0.5A的电流来充放电,那就可以直观表明,1号电池的瞬间充放电能力(充放爆发力)明显更好。
3.为何0.5C最常见
锂电池规格参数表中所标的"S"表示串联(String),"P"表示并联(Parallel),电池(电芯)通过串联来提高电压,通过并联来提高放电电流。
那么,按照上面所述,电池的充放电倍率究竟多大合适?
这就一定要清楚充放电倍率C的值大小,对电池到底有哪些影响?
实际上,虽然我们需要瞬时电池能展现出很强的充放电能力,但如果C值过高,对电池的使用寿命是有较大影响的。具体来说主要有以下3点:
① 导致极化和内阻增加:充放电倍率越大,电池内部的极化和内阻增长越快,导致电池存储能力下降。
② 导致活性物质和Li+的缺失:充放电倍率越大,活性物质和Li+的缺失速度越快,导致电池容量衰减。
③ 导致电解液消耗:充放电倍率越大,电解液的消耗量增加,进一步影响电池寿命。
锂金属电池组成
锂金属电池一般使用二氧化锰(MnOer)作为正极材料、金属锂或锂合金金属作为为负极材料、使用专用的非水电解质溶液。
锂离子电池基本原理
放电反应:Li+MnO₂=LiMnO₂充电反应:LiCoO₂+6C=Li(1-x)CoO₂+LixC6充放电倍率过大对电池寿命有影响,所以不宜设得过大;当然C过小也不行,例如0.1C,0.2C,0.3C这几种在铅酸类电池上常见的倍率,充电电流小,速度也慢,虽然对电池的保护更好,但在国家电网有峰谷平的时段以获取峰谷价差收益为主要目的的工商业储能项目中,明显会降低相同时间段里充放电的KWh数,从而降低了每日的收益,拉长了回本周期,所以也不宜。
综合来看,选择0.5C的充放电倍率,既考虑到了电池的充放电能力,又考虑了保护电池的使用寿命,同时还考虑了兼容峰谷时段,例如对于209KWh或215KWh的单柜系统,搭配100KW的PCS,2小时可以充满或放完,与各地电网公司划定的峰谷时段长度较为贴合,刚好可以在相应时段内执行充放,功率不浪费,时间也不太浪费,还可以获得预期的收益,是合理的。