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锂离子电池和铅酸电池哪个更适用于储能系统?



  储能系统的住宅太阳能用户采用的是铅酸电池,特别是完全脱离电网的电池,但在过去的几年里,这种情况开始发生变化,随着住宅储能系统越来越多地使用锂电池。那么,

  从20世纪70年代开始,铅酸电池一直被用于住宅太阳能发电设施的备用电源。虽然它们与传统汽车电池类似,但用于住宅储能系统的电池被称为深循环电池,因为它们的放电和充电次数高于大多数汽车电池。

  传统上,铅酸电池的成本低于锂离子电池,这使得它们对住宅用户来说更具吸引力。但是,它们的工作寿命比锂离子电池要短得多。

  铅酸电池的工作寿命低于锂离子电池。虽然有些铅酸电池电池的充电放次数高达1000次,而锂离子电池的充放电次数在1000到4000次之间。

  大多数铅酸蓄电池的使用寿命大约为5年,并有相应的保修期。因此,在太阳能发电设施的整体使用寿命中,住宅用户将不得不多次更换铅酸电池。

  铅酸蓄电池的储能效率低于锂离子电池等其他储能技术。由于效率较低,它们也不能像锂电池储能系统那样快速充电或放电。

  铅酸电池的放电能力较低,这意味着消耗过多的能量会导致其储存能量的能力迅速恶化。美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究发现,在铅酸电池中释放50%的能量可以使其在储能容量大幅下降之前完成1800次充放电。如果放电到80%的容量,它只能承受600次充放电,随后其容量将显著下降。

  由于铅酸电池的储能效率相对较低,不能完全放电,因此铅酸电池比锂离子电池需要更多的储能容量和空间。铅酸电池也比锂离子电池要重得多,放置铅酸电池需要更牢固的支架,而且比锂离子电池组需要更多的空间。

  铅是一种有毒的重金属,虽然它是可回收的,但仍然可能由于处理不当地造而成污染。

  锂离子电池正迅速成为许多电源应用的首选电池,从无线电动工具到笔记本电脑和车辆。越来越多的住宅太阳能发电设施采用锂离子电池储能系统。但是,锂离子电池仍有一些局限性,首先也是最重要的一点就是成本高昂。

  锂离子电池的前期成本高于铅酸电池。特斯拉公司Powerwall储能系统2018年在美国的售价为5,900美元或6,600美元,其中包括配套硬件。这是一个14kWh的电池系统,可以在峰值需求下提供高达7kW的功率。其成本费用不包括安装成本,而安装成本通常为600美元到2000美元。

  但锂离子电池的成本正在迅速下降。在过去几年中,Lazard公司在其储能平均成本分析报告中评估了各种电池储能技术的成本。在其2017年11月的最新调查报告中,发现住宅太阳能配套的铅酸电池储能系统的安装成本为每千瓦时598美元至635美元。锂离子电池的安装成本为每千瓦时831美元至1,089美元。

  根据这些数据,14kWh的铅酸电池成本低至8,372美元,而同等容量的锂离子电池则低至11,634美元。但铅酸电池的低成本隐藏了许多其他成本,例如较短的工作寿命和更高的运营成本。

  随着时间的推移,各咱电池系统的成本将大不相同。Lazard公司的调查表明,采用锂离子电池的储能系统每兆瓦时成本低于铅酸电池。每兆瓦时的铅酸蓄电池系统的成本为1,160至1,239美元。而每兆瓦时锂离子电池系统的成本为1,024美元至1,274美元。

  彭博新能源财经公司发布的另一份调查报告中发现,锂离子电池的成本也在持续下降。2010年锂离子电池的售价高达每千瓦时1,000美元,随后几年价格下降超过20%。截至2016年底,锂离子电池的平均售价每千瓦时下降209美元。

  然而,彭博新能源财经公司的Mark Chediak指出,这些价格主要针对电动汽车制造商提供的电池。他说:“由于固定储能系统的开发商订单量低得多,预计购买电池的费用比汽车制造商支付的费用高出51%。”

  出于这些原因,了解锂离子电池和铅酸电池目前用于住宅储能系统的成本非常重要。它们既可以作为独立储能系统,也可以与住宅太阳能发电设施配套使用,以满足部分或全部住宅用户或企业的能源需求。

  就工作寿命而言,预计锂离子电池将持续运行大约10年,它们能够在不显着降低容量的情况下充电和放电达到更高的水平。美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究假设特斯拉Powerwall可以运行15年而不会显著丧失储存和释放能量的功能,在此期间的充放电次数为5,475个。

  锂离子电池在较高电压下也可以更快地充电。虽然铅酸电池可以长达16小时才能完全充电,但即使是充电最慢的锂离子电池也可以在大约四小时内完全充电。

  在重量方面。用于住宅储能系统的锂离子电池并不轻,但与铅酸蓄电相比要轻得多。 13.5 kWh的特斯拉Powerwall重约278磅,1.7 kWh铅酸蓄电池重约132磅,而与Powerwall相同容量的铅酸蓄电池重量将超过1000磅。

  总而言之,锂离子电池比铅酸电池在储能应用中更具优势,而且随着成本的下降,将会越来越广泛用于储能系统。

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