铅碳电池储能系统的介绍

在固定式应用中，铅酸电池的传统角色主要是提供后备电力，同时根据所在位置提供电力调节功能。在典型应用中，蓄电池的实际使用率(放电)是很低的，而它服务生涯的大部分时间是处于浮充状态。

然而，在大型电网系统中，储能的使用更接近于重复充放电操作的循环应用。在这些应用中，相较于其它的储能系统，传统的后备电源技术显得效果不佳。就算是专门设计用于循环应用的铅酸电池，若未针对系统进行正确选型，或者在一定程度上降低了预期使用寿命，都会和其它替代技术一样，表现得不尽如人意。相较于其它解决方案，它主要的成本优势也将不复存在。

随着铅碳技术向商业化的发展，许多限制传统铅酸系统性能的因素已逐步消弱或不复存在了。铅碳电池的不饱和充电（PSoC）特性和循环充放电时电极的稳定技术，再加上并未增加的成本等多方面优势，都大大提高了铅碳技术在各类系统中的应用。

高级铅碳储能系统（ALCESS）特别适合于电网中比重日益增大的可再生能源的电力传输。一般而言，电网堵塞限制了低成本可再生能源为负载供电。减少传输瓶颈点的堵塞，是增加低成本可再生能源向城市供电的最有效途径。

在此应用中，高级铅碳储能系统（ALCESS）安装在电力传输系统的堵塞点，在紧急情况下提供储备电源，借助储能系统的容量可以提高偶发事件后堵塞点的电力吞吐上限。即使ALCESS系统只是按计划部署，但在发生紧急情况时，它允许系统操作人员为堵塞点调配更多的电力传输容量–这样不仅减轻了该位置的堵塞情况，还能促进低成本可再生能源的使用。该系统也可提供应急备用电力，以峰段价格销售电力以及借助其它市场功能，可以进一步抵消该系统的成本。

高级铅碳储能系统（ALCESS）具有成本低、可扩展性、可移动性和高可靠性等主要优点。至于使用寿命，作为该系统的一个重要指标，它将随着技术的不断成熟而日渐体现强大优势。

铅碳技术

在典型的后备电源应用中，主要的失效模式是正极由于腐蚀而退化。然而，在此提及的在温度、不饱和充电(PSoC)运行方面对高循环寿命有额外要求的应用中，主要的故障发生在负极上。目前先进的阀控铅酸蓄电池负极都采用一定量的添加剂，来提高电池的性能和寿命。如电池中添加木质素磺酸盐，保持负极活性材料(NAM)的高比表面积，以提高利用率；添加硫酸钡为反应产物(硫酸铅)提供成核位置，并防止形成大颗粒的结晶体，因为有限表面积的大颗粒结晶体在充电时是很难转回成铅的。最后，加入炭黑可以增加电池板的传导性，进而提高充电的接受能力。尽管业内还用到了其它添加剂，但是以上这三种添加剂占绝大比重。

在本文的应用中，目前的电极设计可以在应用初期提供良好性能，但随着系统的持续运行，它的性能会退化得很快。其原因和机理非常容易理解。在不饱和充电(PSoC)状态下，负电极处于不同荷电状态,伴随着一定比例的活性物质转化为硫酸铅，这些硫酸铅随着时间的推移再结晶，转变成通常所说的硬硫酸盐(hardsulfate)。反过来，这些结晶体又成为择优晶体生长的温床。产生的硫酸盐晶体在再充电时都很难转回成铅，并且随着时间推移，越来越多的硫酸铅形成，电池的可用容量也就不断下降。除了不饱和充电(PSoC)操作会造成硫化现象以外，负极也限制了充电电流量。而在脉冲充电时，电流电解水变成氢气析出。这会导致电池干化，时间一长，容量也会降低。

铅/碳混合负极板和高性能正极板

西恩迪公司（C&D）的解决方案是为高循环不饱和充电(PSoC)的运行模式而设计的，利用混合鉛碳负极板、设计先进的正极板和活性物质的合理配方，最终研发出一种适合此类应用的性能卓越的蓄电池。

上图显示了先进铅碳电池克服了传统电池的正负极故障，这归功于它的混合铅碳技术负极，对电池在不饱和充电(PSoC)模式下具有稳定作用，以及特有的正极活性物质为它带来了卓越的循环性能。借助于正极和负极材料的协同作用，在不饱和充电(PSoC)模式下，先进铅碳电池的循环寿命可提升10倍。此外，在不饱和充电(PSoC)运行模式下，电池的充电速度将和放电速度一样快。

该技术具有如下优点：

*高比功率和高比能量共存

*原材料和制造成本低

*已经验证的制造工艺，可用现成的标准阀控铅酸蓄电池生产设备进行生产

*基于对西恩迪的真正前置端子(TFA)电池产品线的使用，10年电池设计寿命完全可以达到

总结

铅碳技术在可再生能源传输中提高传输效率的主要优势归纳如下：

*在传输效率上，同其它储能系统相比，铅碳储能系统是最高效的解决方案。

*高级铅碳储能系统（ALCESS）可根据电网堵塞点的改变，灵活移动和调迁。

*延长的循环寿命，使得系统在电力传输以外，还可以提供应急备用电源和峰价销售，无需过度规划系统规模，从而降低了成本，提高了系统价值。

*铅碳电池95%使用的是可回收材料，报废后可充分回收利用。