可再生能源傳輸 — 先進鉛碳儲能系統(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)。在典型的應用中，電池的實際用途(放電)是非經(jīng)常性的，它在大部份服務時間是處於浮充狀態(tài)。
然而，大型電網(wǎng)級儲能系統(tǒng)是較近似於循環(huán)使用的重復充放電操作。在這些應用中，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)計為循環(huán)應用的鉛酸電池，都達不到其他技術(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)應用的可能性。
先進鉛碳儲能系統(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。
在這種應用中，先進鉛碳儲能系統(tǒng) （ALCESS）安裝在堵塞的地方，當有緊急事故時，它提供備用儲備能源，因此，使事故后的堵塞點減低所要增加的容量。當ALCESS作周期性的部署，緊急事故時，能使系統(tǒng)營運者可利用較大份額的堵塞點傳輸容量 。 因此，減低了安裝地點的堵塞和促進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、峰價銷售和其他市場功能，以補償系統(tǒng)的資金成本。
先進鉛碳儲能系統(tǒng)的這種應用，好處是相對成本低、建構(gòu)性、系統(tǒng)流動性和可靠性。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用方面，最基本的失效模式是正極由于腐蝕而退化。然而，應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極。目前，閥控電池負極使用一定數(shù)量的添加劑，以改進電池的性能和壽命。添加木質(zhì)素磺酸鹽以保持負極活性物質(zhì)(NAM)的高表面積來改進使用。添加硫酸鋇是提供反應物(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很難轉(zhuǎn)回為鉛。最后，加入炭黑是增加電池板的傳導性以改進充電的接受性。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。
在這里所提出的應用，目前設(shè)計的電極在應用初期可提供很好的效果，但當系統(tǒng)持續(xù)運行時，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。這些產(chǎn)生的硫酸鹽結(jié)晶在再充電時都很難轉(zhuǎn)回成鉛，并且隨著時間推移，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)，負極還限制了充電電流量。在脈沖充電操作時，電流主要使電解水變成氫氣溢出。從而導致電池乾涸及隨著時間的推移而減少容量。