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家庭储能的五大挑战与难点

时间:2023-03-15 23:19:36 点击:

储能是近两年新能源领域的热门话题和赛道。由于能源紧缺、电价上涨、政策动向以及国际形势等原因,户用储能需求主要集中在海外市场,尤其是欧美、日本、澳大利亚。储能需求快速增长,全球正迎来户用储能大爆发新阶段,普及率有十倍提升空间。然而,家庭储能的发展也面临着一些困难和挑战。

1、储能系统集成:安装复杂

户用储能是集多种能源于一体的复杂系统,面向普通家庭,对系统安装提出了更高的要求。目前,市场上户用储能安装复杂、费时,成为部分用户最大的困扰。目前市场上的户用储能系统主要有两种类型:低压储能和高压储能。

家用低压储能系统

家用低压储能系统是指电池电压范围为40-60V,由若干个电池并联后接入逆变器组成的储能系统。通过逆变器内部隔离的DC-DC,与汇流排光伏MPPT的直流输出耦合。最后将逆变器输出转换成交流电并入电网,部分逆变器具有后备输出功能。

家用低压储能系统存在的主要问题是:逆变器与蓄电池独立分离,设备笨重,安装困难;逆变器与电池的连接线无法标准化,需要现场加工。结果,整个系统的安装需要很长时间并且增加了成本。

储能系统集成-复杂安装

 

户用高压储能系统

户用高压储能系统的电池组采用两级结构。多个电池模块串联,通过高压控制箱输出。电压范围一般为85-600V。电池组的输出连接到逆变器,通过逆变器内部的DC-DC单元,在汇流排耦合到光伏MPPT的直流输出。最后将储能逆变器输出转换成交流电并入电网,部分逆变器具有后备输出功能。

为避免不同批次的电池模组直接串联使用,需要在生产、出货、仓储、安装等各个环节做好严格的批次管理。这需要耗费大量的人力物力,过程会非常繁琐复杂,也会给客户备货带来麻烦。另外,电池的自身消耗和容量衰减会导致模块之间的差异被放大,一般系统在安装前需要进行检查。如果模块之间的差异较大,则需要人工补电,费时费力。

2、电池容量不匹配:模组差异造成的容量损失

户用低压储能系统并联失配

一般传统家用低压储能系统的电压范围为40-60V,通过多个电池组并联实现扩容。由于电池、模组、线束的不同,内阻高的电池充放电电流小,内阻小的电池充放电电流大。有些电池长时间不能完全充放电,导致电池系统部分容量损失。

电池容量不匹配-模块差异导致的容量损失

 

户用高压储能系统串联不匹配

家用高压储能系统一般电压范围为85-600V,通过串联多个电池模块实现扩容。根据串联电路的特点,每个模块的充放电电流相同,但由于模块容量不同,容量小的电池先充/放空,导致部分电池模块无法充放电长时间充满/放空,电池组部分容量损失。

3、产品运维:技术和成本门槛过高

为确保家用储能系统可靠、安全运行,良好的运维是有效措施之一。但由于户用高压储能系统结构相对复杂,对运维人员的专业水平要求较高,在实际使用过程中,经常出现维护困难、费时费力等问题。主要原因如下:

  • 定期维护时,需要对电池组进行SOC校准、容量校准或主电路检查。
  • 当电池模组出现异常时,传统锂电池不具备自动均衡功能,需要维护人员到现场人工补电,无法快速响应客户需求。

4、新旧电池混用:加速新电池老化和容量不匹配

新旧电池混用——加速新电池老化和容量失配

 

对于新旧锂电池混装的家用低压储能系统,电池内阻变化较大,容易造成环流,电池温度升高,加速新旧电池老化电池。对于家用高压储能系统,新旧电池模块串联混合。

由于木桶效应,新电池模组只能与旧电池模组的容量一起使用,电池组会出现严重的容量失配。例如,新模块的可用容量为100Ah,旧模块的可用容量为90Ah。如果混合使用,电池组的可用容量只有90Ah。综上所述,一般不建议将新旧锂电池直接串联或并联使用。