可再生能源傳輸 — 先進(jìn)鉛碳儲能系統(tǒng)改善電網(wǎng)傳輸

1 引言
傳統(tǒng)上鉛酸電池的作用基本上是提供后備電力,并且根據(jù)位置提供電力調(diào)節(jié)。在典型的應(yīng)用中，電池的實(shí)際用途(放電)是非經(jīng)常性的，它在大部份服務(wù)時(shí)間是處於浮充狀態(tài)。
然而，大型電網(wǎng)級儲能系統(tǒng)是較近似於循環(huán)使用的重復(fù)充放電操作。在這些應(yīng)用中，與其他儲能系統(tǒng)比較，傳統(tǒng)備用技術(shù)顯得不足。就算設(shè)計(jì)為循環(huán)應(yīng)用的鉛酸電池，都達(dá)不到其他技術(shù)方案的使用壽命和成本。
隨著鉛碳技術(shù)商品化的發(fā)展，減少或消除了很多傳統(tǒng)鉛酸電池系統(tǒng)的限制?；躲U碳電池的不飽和充電可行性和循環(huán)使用時(shí)電極的穩(wěn)定技術(shù)，而又不增加成本，所以可提高它在這些系統(tǒng)應(yīng)用的可能性。
先進(jìn)鉛碳儲能系統(tǒng)（ALCESS）是特別適合增長中的可再生能源電網(wǎng)傳輸。一般來說，電網(wǎng)堵塞是限制了低成本的再生能源將電流送往負(fù)載。減少傳輸?shù)钠款i堵塞，是改善低成本再生發(fā)電向城市地區(qū)供電最有效的方法。
在這種應(yīng)用中，先進(jìn)鉛碳儲能系統(tǒng) （ALCESS）安裝在堵塞的地方，當(dāng)有緊急事故時(shí)，它提供備用儲備能源，因此，使事故后的堵塞點(diǎn)減低所要增加的容量。當(dāng)ALCESS作周期性的部署，緊急事故時(shí)，能使系統(tǒng)營運(yùn)者可利用較大份額的堵塞點(diǎn)傳輸容量 。 因此，減低了安裝地點(diǎn)的堵塞和促進(jìn)低成本的再生能源的使用。這系統(tǒng)也可以提供緊急儲備電力、峰價(jià)銷售和其他市場功能，以補(bǔ)償系統(tǒng)的資金成本。
先進(jìn)鉛碳儲能系統(tǒng)的這種應(yīng)用，好處是相對成本低、建構(gòu)性、系統(tǒng)流動(dòng)性和可靠性。至于使用壽命是隨著技術(shù)成熟而成為系統(tǒng)明顯的好處，系統(tǒng)的大部份是來自成熟的技術(shù)。

2 鉛碳技術(shù)
在典型的后備電源應(yīng)用方面，最基本的失效模式是正極由于腐蝕而退化。然而，應(yīng)用在該方案則涉及附加高循環(huán)壽命的要求、溫度和不飽和充電的(PSoC)操作，主要的失效模式是在于負(fù)極。目前，閥控電池負(fù)極使用一定數(shù)量的添加劑，以改進(jìn)電池的性能和壽命。添加木質(zhì)素磺酸鹽以保持負(fù)極活性物質(zhì)(NAM)的高表面積來改進(jìn)使用。添加硫酸鋇是提供反應(yīng)物(硫酸鉛)的集結(jié)位置，阻止大型結(jié)晶的形成。大型結(jié)晶的有限表面積在充電時(shí)很難轉(zhuǎn)回為鉛。最后，加入炭黑是增加電池板的傳導(dǎo)性以改進(jìn)充電的接受性。在業(yè)內(nèi)也有加入其他添加劑，這三種材料是構(gòu)成壓倒性的主要添加劑。
在這里所提出的應(yīng)用，目前設(shè)計(jì)的電極在應(yīng)用初期可提供很好的效果，但當(dāng)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行時(shí)，會迅速退化。退化原因和結(jié)構(gòu)已很清楚。不飽和充電(PSoC)，負(fù)電極是包含不同荷電狀態(tài)而約百分之幾的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)為硫酸鉛，這些硫酸鉛隨著時(shí)間的推移而再結(jié)晶，轉(zhuǎn)變成通常所說的硬硫酸鹽(hard sulfate)。這些結(jié)晶成為優(yōu)先結(jié)晶生長的結(jié)點(diǎn)。這些產(chǎn)生的硫酸鹽結(jié)晶在再充電時(shí)都很難轉(zhuǎn)回成鉛，并且隨著時(shí)間推移，有越來越多的硫酸鉛形成，使容量不斷退化。除此之外，不飽和充電操作(PSoC)，負(fù)極還限制了充電電流量。在脈沖充電操作時(shí)，電流主要使電解水變成氫氣溢出。從而導(dǎo)致電池乾涸及隨著時(shí)間的推移而減少容量。