Основные характеристики аккумуляторных батарей
Основные характеристики аккумуляторных батарейСвинцовые кислотные (Lead-Acid) аккумуляторные батареи Аккумуляторные батареи этого типа широко применяются в системах связи и в тех случаях, когда требуется значительная ёмкость (например, в качестве резервных источников питания бесперебойного питания базовых станций). Существующие герметичные (гелевые) батареи и батареи с жидким электролитом (свинцовые) имеют примерно одинаковые электрические характеристики при низких температурах. В холостом ходу, при температуре окружающей среды 25 градусов , они длительно сохраняют до 95% от своей ёмкости. При низких температурах (ниже минус 20 градусов) их ёмкость значительно уменьшается Свинцовые батареи с жидким электролитом имеют более высокую плотность энергии относительно герметичных гелевых аккумуляторов, но проигрывают по этой характеристике другим типам АКБ. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 3 месяца (саморазряд 5% в месяц).





Характеристики аккумуляторных батарей, применяемых на электрокарах
Категория:
Электрокары
Публикация:
Характеристики аккумуляторных батарей, применяемых на электрокарах
Читать далее:
Эксплуатация аккумуляторных батарей
Характеристики аккумуляторных батарей, применяемых на электрокарах
Основными типами батарей, применяемых на электрокарах, являются свинцовые (кислотные) батареи 39ЭП-80 и 15АПН-500 и щелочные 26ТЖН – 250 и 28ТЖН – 250, 26ТЖН-300В и 24ТЖН-500. Батареи типа 39ЭП-80 устанавливаются на электрокарах типа «Ящерица», батареи типов 15АПН-500 и 24ТЖН-500 — на автопогрузчиках типа 02 и 04, батареи типа 28ТЖН-250— на электрокарах типа ЭК-2, батареи 26ТЖН-250 — на электрокарах ЭКБ-750, типа 26ТЖН-300В — на погрузчиках 4004 и 4004А. Кроме того, на электрокарах типа ЭК-1 применяются аккумуляторные батареи, состоящие из десяти 6-вольтовых стартерных автомобильных аккумуляторов типа ЗСТ-112. Аккумуляторы этого типа соединяются в батарею по смешанной системе (рис. 36). Как видно из фигуры, батарея представляет собой пять параллельно соединенных групп, в каждой из которых имеется по два последовательно соединенных стартерных аккумулятора. Общее напряжение на зажимах такой батареи составляет 6 X 2 = 12 в, а емкость батареи в пять раз больше емкости одного аккумулятора, т. е. 112 × 5 = 560 а-ч (при Ю-часовом разряде током силой 11,2 X 5 = 56 а).
На аккумуляторных батареях обычно имеются обозначения. Первые две буквы перед цифрами марки аккумулятора обозначают число аккумуляторных элементов в батарее. Буква Э — обозначает электротяговый аккумулятор, буква А — аккумулятор для автопогрузчика, буква П — панцирный (характеризует конструкцию положительных пластин), буква Н — аккумулятор с намазными пластинами. Цифры после буквенного обозначения обозначают емкость аккумулятора в ампер-часах.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Рис. 36. Схема соединений аккумуляторов в батарее электрокара ЭК-1.
Обозначение стартерных аккумуляторов расшифровывается следующим образом: цифра перед буквами — число элементов в батарее, С — стартерный, Т — для тяжелых режимов, цифры после букв — емкость аккумулятора в ампер-часах.
Обозначения щелочных аккумуляторных батарей имеют тот же принцип. Цифры перед буквенным обозначением обозначают число аккумуляторных элементов в батарее, буква Т — тяговый аккумулятор, ЖН — железо-никелевый. Цифры после букв обозначают емкость аккумулятора в ампер-часах. Во всех аккумуляторных батареях для электрокаров отдельные элементы всегда соединены между собой последовательно с целью увеличения напряжения на зажимах батареи.
Для электрокаров и автопогрузчиков промышленностью СССР выпускаются аккумуляторные железо-никелевые батареи. Данные этих батарей приведены в табл. 1.
Таблица 1
Батареи для автопогрузчиков типа 24ТЖН-500 имеют отвод на 12 в для питания сигнала батареи, 26ТЖН-300В — отвод на 6 в для тех же целей.
Батарея типа 39ЭП-80. Как указывалось выше, эта батарея служит источником питания электрокара «Ящерица». Она состоит из 39 элементов, соединенных последовательно, емкостью 80 а-ч, каждый.
Удельный вес электролита (раствора серной кислоты с уДеЛЫШМ весом 1,84 в дистиллированной воде) — 1,25 у новых и 1,28—1,29 у полностью заряженных аккумуляторов. Срок службы —500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение батареи — около 80 в.
Батарея типа 16ЭП-250 служит для питания электрокара типа ЭК-2 (в настоящее время эти электрокары выпускаются с батареей типа 28ТЖН-250). Она состоит из 16 последовательно соединенных элементов, емкостью 250 а-ч каждый.
Удельный вес электролита такой же, как и у предыдущих. Срок службы также 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение батареи 30 в.
Батарея типа 15АПН-500 служит, как указывалось выше, для питания автопогрузчиков типов 02 и 04. Батарея состоит из 15 элементов, соединенных последовательно, емкостью 500 а-ч каждый.
Габаритные размеры батареи (длина X ширина X высота) — 950 X 670 X 580 мм, вес без электролита 725 кг. Удельный вес электролита такой же, как и у предыдущих. Срок службы — 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение 30 в.
Батарея типа 28ТЖН-250 служит для питания электрокара ЭК-2. Она состоит из 28 последовательно соединенных щелочных аккумуляторных элементов типа ТЖН-250 емкостью 250 а-ч каждый.
Аккумуляторные элементы устанавливаются в двух стальных батарейных ящиках с внутренними размерами 810 X 415 X 390 мм. Вес каждого ящика 230 кг без электролита. Схема соединений элементов и ящиков приведена на рис. 37.
Аккумуляторные элементы этих батарей при эксплуатации в цеховых условиях заливаются водным раствором едкого натра плотностью 1,18—1,20 с добавкой 10 г/л моногидрата лития (при отсутствии моногидрата лития можно элементы заливать одним только водным раствором едкого натра плотностью 1,18—1,20, однако при этом уменьшается срок службы батареи).
В условиях работы при температуре от +10 до —25° С электролит должен состоять из водного раствора едкого кали плотностью 1,19—1,21 с добавкой 20 г/л моногидрата лития, а при температуре ниже — 15° С в качестве электролита применяется водный раствор едкого кали плотностью 1,25—1,27. Следует помнить, что работа батарей, залитых раствором едкого кали, разрешается при температуре воздуха не выше +10° С. Срок службы батареи 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение 35 в.
Батарея типа 24ТЖН-500 служит, как указывалось выше, для питания автопогрузчиков типа 02 и 04. Она состоит из 24 последс-вательмо йбедмнейных щелочных аккумуляторных злемейтов типа ТЖН-500 емкостью 500 а-ч каждый, размещенных в двух батарейных ящиках. Габаритные размеры каждого элемента 147,5 X X 162,5 X 555 мм, полный вес с чехлом и электролитом 30 кг.
Рис. 37. Схема соединений элементов в батарее типа 28ТЖН-250.
Рис. 38. Схема соединений элементов в батарее типа 24ТЖН-500.
Внутренние габаритные размеры всей батареи 924 X 688 X 566 мм. Схема соединений элементов приведена на рис. 38. Электролит применяется такой же, как и для батарей 28ТЖН-250. Срок службы батареи — 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение 30 в.
Батарея 26ТЖН-250 служит для питания электрокаров ЭКБ-750, а также и электрокаров типа ЭКП-750. Электролит применяется такой же, как и для вышеописанны*. Габаритные размеры каждого элемента 166,5 X 132,5 X 332,5 мм, вес с чехлом и электролитом 18 кг.
Схема соединений элементов в батарею приведена на рис. 39. Срок службы батареи — 500 зарядно-разрядных циклов. Рабочее напряжение 32 в с отводом на 6 б для питания сигнала.
Батарея 26ТЖН-300В служит для питания автопогрузчиков типов 4004 и 4004А. Отличается от предыдущей тем, что в ней применены аккумуляторы емкостью 300 а-ч:
Батарея разделена на две секции по 13 аккумуляторных элементов в каждой. Каждая секция имеет по два выводных провода, а правая (по ходу движения электролита) имеет еще вывод от второго элемента для питания сигнала.
Батарея размещается в ящике, установленном в кузове автопогрузчика.
Рис. 39. Схема соединений элементов в батарее 26ТЖН-250.
Рис. 40. Схема соединений элементов в батарее 26ТЖН-300В.
Соединение элементов в батарею йрбйЭйоДиКЯ fi6 СХёМё, приведенной на рис. 40, стальными перемычками с примерными размерами: расстояние между центрами (подбирается по месту) не менее 80 мм, ширина 20 мм, толщина 2 мм.
Габаритные размеры каждого элемента 167 X 95 X 521 мм, полный вес с чехлом и электролитом 20 кг.
Рабочее напряжение батареи 32 в, срок службы батареи не менее 200 зарядно-разрядных циклов.
Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов
Для большинства систем возобновляемой энергии наиболее важными характеристиками аккумулятора являются срок службы аккумулятора, глубина разряда и требования к обслуживанию аккумулятора. Этот набор параметров и их взаимосвязь с режимами зарядки, температурой и возрастом описаны ниже.
Глубина разрядки и емкость батареи
Глубина разрядки в сочетании с емкостью батареи является фундаментальным параметром при проектировании блока батарей для фотоэлектрической системы, поскольку энергия, которая может быть извлечена из батареи, находится путем умножения емкость аккумулятора по глубине разряда. Аккумуляторы классифицируются как аккумуляторы с глубоким или неглубоким циклом. Батарея глубокого разряда будет иметь глубину разряда более 50% и может достигать 80%. Чтобы достичь такой же полезной емкости, банк батарей с неглубоким циклом должен иметь большую емкость, чем банк батарей с глубоким циклом.
Помимо глубины разрядки и номинальной емкости аккумулятора, на мгновенную или доступную емкость аккумулятора сильно влияют скорость разряда аккумулятора и рабочая температура аккумулятора. Емкость аккумулятора падает примерно на 1% на каждый градус ниже 20°C. Тем не менее, высокие температуры также не идеальны для аккумуляторов, так как они ускоряют старение, саморазряд и использование электролита. На приведенном ниже графике показано влияние температуры аккумулятора и скорости разряда на емкость аккумулятора.
Рисунок: Зависимость между емкостью аккумулятора, температурой и скоростью разряда.
Срок службы батареи
Со временем емкость батареи снижается из-за сульфатации батареи и выпадения активного материала. Снижение емкости аккумуляторной батареи наиболее сильно зависит от взаимосвязи между следующими параметрами:
- режим заряда/разряда, в котором находилась аккумуляторная батарея
- DOD батареи за срок службы
- воздействие продолжительных периодов слабого разряда
- средняя температура батареи за время ее эксплуатации
На следующем графике показано изменение функции батареи в виде числа циклов и глубины разрядки свинцово-кислотной батареи с малым циклом. Свинцово-кислотная батарея глубокого цикла должна иметь срок службы более 1000 циклов даже при глубине разряда более 50%.
Рисунок: Соотношение между емкостью батареи, глубиной разрядки и сроком службы для батареи с малым циклом.
Помимо DOD, режим зарядки также играет важную роль в определении срока службы батареи. Перезарядка или недозарядка батареи приводит либо к осыпанию активного материала, либо к сульфатации батареи, что значительно сокращает срок службы батареи.
Рисунок: Влияние режима зарядки на емкость аккумулятора.
Окончательное влияние на зарядку аккумулятора оказывает температура аккумулятора. Хотя емкость свинцово-кислотного аккумулятора снижается при работе при низких температурах, работа при высоких температурах увеличивает скорость старения аккумулятора.
Рисунок: Зависимость между емкостью батареи, температурой и сроком службы для батареи глубокого разряда.
Кривые разрядки постоянным током для свинцово-кислотной батареи емкостью 550 А·ч при различных скоростях разряда с предельным напряжением 1,85 В на элемент (Mack, 1979). Более длительное время разрядки дает более высокую емкость батареи.
Требования к техническому обслуживанию
Производство и утечка водорода и газообразного кислорода из батареи приводят к потере воды, поэтому в свинцово-кислотных батареях необходимо регулярно заменять воду. Другие компоненты аккумуляторной системы не требуют регулярного обслуживания, поэтому потеря воды может стать серьезной проблемой. Если система находится в удаленном месте, проверка потери воды может увеличить расходы. Аккумуляторы, не требующие обслуживания, ограничивают потребность в постоянном внимании, предотвращая или уменьшая количество газа, выходящего из аккумулятора. Однако из-за коррозионной природы электролита все батареи в той или иной степени вводят дополнительный компонент обслуживания в фотоэлектрическую систему.
Эффективность батареи
Свинцово-кислотные батареи обычно имеют КПД 85% и КПД энергии порядка 70%.
Конфигурации свинцово-кислотных аккумуляторов
В зависимости от того, какая из вышеперечисленных проблем вызывает наибольшую озабоченность в конкретном приложении, соответствующие модификации базовой конфигурации аккумулятора улучшают его характеристики. При использовании возобновляемых источников энергии вышеуказанные проблемы будут влиять на глубину разряда, срок службы батареи и требования к техническому обслуживанию. Изменения в батарее обычно связаны с модификацией в одной из трех основных областей:
- изменения состава и геометрии электрода
- заменяет раствор электролита
- модификаций корпуса или клемм аккумуляторной батареи для предотвращения или уменьшения утечки образующегося газообразного водорода.
Характеристики аккумуляторов – Эдвард Бодмер – Проектные и корпоративные финансы
На этой странице оцениваются характеристики аккумуляторов, определяющие экономичность хранения аккумуляторов. Элементы, влияющие на стоимость батарей, включают срок службы батареи, деградацию, эффективность в оба конца, глубину разряда, а также стоимость. Вместо того, чтобы просто приводить некоторые цифры, о которых можно спорить по каждой из этих характеристик, я показываю, как каждая из характеристик влияет на экономический анализ хранения. Как и на других страницах, я использую структуру LCOE, где экономическая стоимость, рассчитанная на основе LCOE, подтверждается финансовой моделью. Я демонстрирую, как хранение с использованием батареек можно сделать аналогичным хранению ящиков на складе. В файле Excel, прикрепленном к кнопке, я пытаюсь сконцентрироваться на расходах батареи на простом примере с постоянными нагрузками и затратами на солнечную энергию. В примере сравниваются солнечная батарея плюс батарея с солнечным плюс тепловая только солнечная. 9.
Playlist of Battery and Storage
Набор видеороликов, прикрепленных к плейлисту ниже, демонстрирует мои различные попытки оценить экономическую стоимость батарей. Работая над проблемами батареи, я попытался создать разные файлы, иллюстрирующие стоимость хранения по сравнению с другими альтернативами. Я надеюсь, что по мере того, как я работал над вопросами, анализ отправки батарей в сочетании с анализом затрат становится яснее. Как и в случае с другими плейлистами, просмотр всех видео был бы пыткой и невозможным. Но если вам нужна помощь со сном, возможно, вы можете включить плейлист. Я также включил слайды Power Point, на которые я иногда ссылаюсь при решении проблем с аккумулятором.
Слайды Power Point с анализом батарей и их хранения, включая обзор характеристик батарей (стоимость, деградация и т. д.)
Капитальные и эксплуатационные затраты на батарею деньги, которые муза будет потрачена за кВтч. Хотя существует также взаимосвязь между стоимостью и объемом емкости, которая может быть примерно связана с тем, насколько быстро аккумулятор может заряжаться и разряжаться. Это означает, что батарея с низким запасом по отношению к емкости будет иметь более высокую стоимость за кВтч. На приведенной ниже диаграмме показано, что существует ценность емкости и хранения, поскольку стоимость киловатт-часа хранения снижается с увеличением объема хранения по сравнению с емкостью.

Слайды Power Point, описывающие приведенную стоимость, анализ ресурсов и финансовый анализ проектов солнечной энергетики стоимость батареи — размер батареи. На приведенной ниже диаграмме показана оценка эффекта масштаба от Министерства энергетики США. Данные за 2020 год слева и за 2030 год справа.
Срок службы батареи
Есть много элементов анализа батареи, где цифры не являются точными. Срок службы батареи является важным аспектом измерения стоимости и балансовой стоимости любого актива. Скриншоты ниже иллюстрируют разницу оценок времени автономной работы. Усложняющим элементом является то, что ожидаемый срок службы не измеряется простым числом времени в годах. Вместо этого срок службы можно измерить количеством циклов.
Простой анализ аккумуляторов с различными характеристиками
Я получил электронное письмо со следующей информацией. Это электронное письмо иллюстрирует как простую оценку батареи, так и искажения в анализе. Это может быть хорошим введением в оценку батарей.
- Стоимость установленной батареи мощностью 1 МВтч в Канаде составляет примерно 1 млн долларов США
- При процентной ставке 10 % ежедневные эксплуатационные расходы составляют 1 млн долларов * 10%/365 = 274 доллара США
- При условии одного цикла работы батареи в день , то ежедневный доход от батареи составит 274 доллара
- При коэффициенте эффективности 80% получается до $342
- Это внутридневной ценовой арбитраж, который необходим; 342 доллара; т. е. продавать электроэнергию на 342 доллара за МВтч дороже, чем вы покупаете ее в другое время дня.
Проблемы с этим анализом включают:
- Текущая стоимость может сильно отличаться от простой учетной ставки.
Это особенно верно, когда срок службы невелик или когда выходная мощность батареи ухудшается.
- Сумма денег, необходимая для получения дохода, рассчитана правильно, это можно оценить, изучив пиковую и непиковую мощность, как показано ниже.
- Стоимость батарей значительно снизилась по сравнению с указанной выше 1000 долларов США за кВтч.
- Вспомогательные услуги могут значительно увеличить стоимость батареи.
Простой анализ батареи
Вы можете построить простой анализ батареи, используя скорость заряда, стоимость емкости или цикла энергии и стоимость эксплуатации и обслуживания, как и для других технологий. Затем вы можете ежедневно сравнивать стоимость батареи с ценами продавца. Вы можете делать это в течение одного дня или в течение года.
Первым шагом является определение постоянных затрат на батарею, которые можно преобразовать сначала в стоимость в год, а затем в стоимость в день. В приведенном ниже примере я использовал данные Lazard, в которых указана стоимость за кВтч.