铅酸蓄电池在储能领域的应用.

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1 铅酸蓄电池在储能领域的应用

2 目录 储能市场 1 2 3 4 5 6 储能技术 铅酸蓄电池 解决方案 技术演进 附录
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3 储能市场 新能源发电 通信 基站 智能 电网 储备 用电 离网 供电 削峰 填谷 储能市场
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4 储能市场 全球市场 抽水储能是目前全球技术最成熟、应用最广泛的储能技术
截至 2014 年8 月，全球储能项目容量共183.54GW，其中抽水蓄能项目容量176.93GW，占比96.4% 其他储能技术所占市场份额较小，目前大多仍处于示范应用阶段 从应用分类上看，储能技术更多地应用于风电场、光伏电站、输配电和新能源汽车辅助服务等市场 美国、日本的装机容量占前两位，之和超过80%；中国累计装机比例从2013 年的7%上升为2014 年的10% 资料来源：CNESA All rights reserved 版权所有，仿冒必究

5 储能市场 全球市场 新增应用领域 市场规模预测 风电、光伏并网 2013 年到2023 年新增容量21GW 分布式发电及微网
从2014 年的817MWh 上升至2024 年的15182MWh 电力输配 相关收入从2014 年的1.64 亿美元，增长至超过25 亿美元 电动汽车储能应用 2013 到2022 年间，可支持Vehicle-to-grid（车辆到电网）应用的PEVs销售数量超过25 万辆 资料来源：Navigant Research All rights reserved 版权所有，仿冒必究

6 储能市场 中国市场 2014 年的累计规模为81.3MW，比2013年增长55%，主要来自于用户侧的分布式发电及微网项目
从储能技术看，2014年锂离子电池以66%占比最高，其次是铅蓄电池和液流电池，分别占20%和14% 储能应用更多集中在用电侧，2014 年快速增长的领域有可再生能源并网、分布式发电及微网、电动汽车等方面 资料来源：CNESA All rights reserved 版权所有，仿冒必究

7 储能市场 中国市场 从储能应用看，仍以功能示范性为主，华北最多；东北、西北、华东、华南较平均；西南、华中较少
各区域在储能应用方面都各具特色，各有侧重 资料来源：浙商证券研究所 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

8 储能市场 市场预测 储能项目主要应用在分布式发电及微网中
以12%的年复合增速推算2020年中国分布式能源装机将达到85.1GW，其中分布式光伏电站预计为40GW，其它为天然气分布式能源项目、分布式水电项目、生物质发电等 按照国家能源科技“十二五”规划，各地分布式项目将按发电量4比1的比率配备储能系统，因此2020年中国配备储能系统装机容量将达21.3GW 按化学储能装置平均售价1275元/kWh、单次放电4h计，预测到2020年分布式发电及微网储能市场规模约1085亿 资料来源：CNESA、Transparency Market Research All rights reserved 版权所有，仿冒必究

9 目录 储能技术 2 1 3 4 5 6 储能市场 铅酸蓄电池 解决方案 技术演进 附录
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10 储能技术 储能技术分类 物理储能 化学储能 其它储能 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

11 储能技术 应用领域及成熟度 资料来源：EPRI、IEA All rights reserved 版权所有，仿冒必究

12 储能技术 储能方式对比 抽水蓄能 压缩空气 飞轮和超导储能 开放式的循环气体涡轮、柴油及火电站 电化学储能 解决方案 特点 技术成熟
建设周期长 地理局限大 扩展性不灵活 受地理条件约束 效率低 储能时间短(大约为数十秒级别) 中等程度的资金投入 对环境影响大 平均效率低 建设周期短 运营成本低 对环境无影响 初始资金投入大 是否适用电网大规模储能应用 适用，地理受限 目前非可行方案 不是可行方案 适用，环保受限 适用，首选方案 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

13 储能技术 电化学储能分类 电池 一次电池 二次电池 铅酸蓄电池 镍系蓄电池 镍镉 Ni-Cd 镍氢 Ni-MH 锂离子蓄电池 Li-ion
磷酸铁锂 三元锂 锰酸锂 钠蓄电池 钠/硫 NaS 钠/氯化镍 Zebra 液流蓄电池 Flow Bat 锌溴ZnBr 钒电池VRB PSB 其它 电化学储能分类 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

14 储能技术 电化学储能技术对比 容量 （MWh） 功率 （MW) 转换 效率 （%） 充放电时间（h） 能量密度 （wh/kg） 建设成本
（$/KW） （$/KWh） 循环次数 铅酸蓄电池 0.25～250 1～100 75～95 3～10 50～70 425～980 200～400 500～1000 锂电池 0.025～100 87～94 0.25～4 100～200 1000～4500 900～1900 3000～5000 镍系蓄电池 0.001～10 75～90 60～120 300～600 钠硫电池 10～700 1～50 75 6 150～210 3100～4000 450～550 >2500 液流 电池 全钒 5MW/10MWh 80-85 15~30Wh/L >10000 锌溴 1MW/4MWh 65-75 430 铁铬 250kW/1MWh All rights reserved 版权所有，仿冒必究

15 目录 铅酸蓄电池 3 1 2 4 5 6 储能市场 储能技术 解决方案 技术演进 附录
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16 分类 结构 原理 制造 铅酸蓄电池 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

17 铅酸蓄电池 普通方形 OPzV Front Terminal 分类 结构 原理 制造 常见剖视图 板栅/grid 负极板
negative plate 极群/group 端子Terminal 池壳+盖 Container and cover 安全阀/valve 正极板 positive plate 管式正极板 positive plate 隔板/AGM 普通方形 OPzV Front Terminal OPzV：德语Ortsfest Panzerplatten Verschlossen缩写，分别是固定型的、管式极板、密闭的， 组合就是指按照德国标准生产的正极板是管式的、负极板是板栅涂膏的、电解液是胶体的2V蓄电池 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

18 PbO2＋2H2SO4＋Pb PbSO4＋2H2O＋PbSO4
分类 结构 原理 制造 铅酸蓄电池 双硫酸盐化理论 放电 PbO2＋2H2SO4＋Pb PbSO4＋2H2O＋PbSO4 充电 （二氧化铅） （硫酸） （海绵状铅） （硫酸铅） （水） （硫酸铅） 正极活物质 电解液 负极活物质 正极活物质 电解液 负极活物质 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

19 分类 结构 原理 制造 铅酸蓄电池 密封原理（ VRLA Battery---Valve Regulated Lead-Acid Battery ） 阀控 蓄电池实际使用中，总有少量气体不能被再化合，为防止内部压力过大，在蓄电池上安装单向阀，排除内部多余气体 密封 气体再化合，即： 正极产生的氧气，通过AGM孔隙（或胶体裂缝）与负极活物质和硫酸再化合成水，同时使负极的一部分处于放电状态，从而抑制氢气的产生，即吸收正极产生的氧气而消耗的海绵状铅的量与负极充电生成海绵状铅的量，二者达到平衡时，便实现蓄电池密封 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

20 铅酸蓄电池 铅粉 和膏 电解鉛 添加剤 水 硫酸 极板 合金 鋳造 练涂 固化干燥 分板 外化成 分类 结构 原理 制造 制造：极板（铸板）
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21 铅酸蓄电池 锡/Sn 钙母合金 熔解炉 保持炉 箔 铅带 铅/Pb 调和 SLUB 铸造 箔附着 压延 切断 卷取 分类 结构 原理 制造
制造：极板（拉网） 锡/Sn 钙母合金 熔解炉 保持炉 箔 铅带 铅/Pb 调和 SLUB 铸造 箔附着 压延 切断 卷取 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

22 铅酸蓄电池 铅粉 和膏 电解鉛 添加剤 水 硫酸 负极板 正极板 EXPAND 练涂 分断 固化干燥 分类 结构 原理 制造
制造：极板（拉网） 铅粉 和膏 电解鉛 添加剤 水 硫酸 负极板 正极板 EXPAND 练涂 分断 固化干燥 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

23 铅酸蓄电池 ←端子 铅零件 ←Ｏ型环 AGM 封中盖 极群构成 极群焊接 入槽 焊接 ←吸液紙 ←安全弁 色胶密封 装吸液纸 装安全阀
分类 结构 原理 制造 铅酸蓄电池 制造：组装 ←端子 铅零件 ←Ｏ型环 AGM 封中盖 极群构成 极群焊接 入槽 焊接 O型环/端子装着 ←吸液紙 ←安全弁 色胶密封 装吸液纸 装安全阀 焊端子 注酸 充电 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

24 铅酸蓄电池 ←上蓋 清洗 装上盖 封上盖 印刷 包装 分类 结构 原理 制造 制造：组装
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25 目录 解决方案 4 1 2 3 5 6 储能市场 储能技术 铅酸蓄电池 技术演进 附录
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26 解决方案 光伏电站 全球无市电/差市电区域众多 柴油发电转换效率低 光伏年装机量持续增长 大型地面电站 商业屋顶电站 全球夜间电力图
85kW 单位GW 17 59 51 44 38 35 31 28 100kW 15kW 2010 2011 2012 2013 2014E 2015E 2016E 2017E 数据来源：NASA卫星 数据来源：U.S. Energy Information 数据来源：European Photovoltaic Industry Association 大型地面电站 商业屋顶电站 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

27 解决方案 青海省无电地区独立光伏电站项目 项目背景 需求和挑战 蓄电池系统 采用合理的太阳能资源利用方式 解决无电地区农牧民生活用电问题
青海地区环境恶劣，高低温；市电差或无市电 户用系统：5个县共35016套，总容量 kW 光伏电站：338座，计划建设容量12090kWp 蓄电池系统 户用系统：12V150Ah，20000+套，40000+只 光伏电站：2V600Ah，17座，7700只 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

28 解决方案 通信基站 油混 光混 电混 油电混合 纯光 光油混合 光电（光油电）混合 高性能快充 增强型快充 标准型快充 可靠稳定
电信级产品设计，高系统可靠性，防盗设计 油混：最高75%燃油节省 光混：100％燃油节省 电混：“0”油机运行 高效节省 匹配演进 统一控制，统一部件平台， 可平滑叠光，运营KPI管理 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

29 解决方案 太阳能通信基站 通信设备 H杆 太阳能电池 电池组 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

30 解决方案 太阳能通信基站 06年玉树马龙基站 07年果洛知钦乡基站 07年青藏线清水河特大桥基站 08年109国道2409桩基站
08年青藏线布强格基站 08年海西州二道沟基站 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

31 特点：管式极板，富液，使用寿命长80%DOD≥1200次
解决方案 蓄电池技术需求 应用领域 推荐产品 高配 中配 标配 新能源 家用太阳能电源 (离网) DGM系列胶体 12V/65～200Ah 特点：深循环性能好，80%DOD≥400次 DJM系列 12V/38～200Ah 特点：经济适用 太阳能路灯 (地埋) 特点：深循环性能好 DGMY系列 12V/38～200Ah 特点：热容量好，耐温能力提高 S系列 12V/38～200Ah 特点：重量轻，经济适用 光伏电站 太阳能通信基站 OPzV系列 2V/200～3000Ah 特点：管式极板，富液，使用寿命长80%DOD≥1200次 OPzS系列 DJ系列 2V/200～3000Ah All rights reserved 版权所有，仿冒必究

32 解决方案 常用蓄电池 DGM系列 DGMY系列 S系列 OPzV系列 OPzS系列 DJ系列
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33 目录 技术演进 5 1 2 3 4 6 储能市场 储能技术 铅酸蓄电池 解决方案 附录
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34 技术演进 解决思路 发展方向 提高活性物质利用率 提高 质量比能量 循环寿命 提高快速 充电能力 新 材料 结构 制造 工艺
新结构：胶体电池、卷绕式电池、双极性电池 新材料：新型集流体材料、新型隔板材料、各种添加剂—提高活性物质利用率 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

35 技术演进 新结构 双极柱卷绕式 双极陶瓷隔膜VRLA电池-Effpower Battery(Volvo与Optima合作研发）
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36 External dimensions (mm)
技术演进 新材料 超级电池（UltraBattery）——铅-炭组合负极 日本FURUKAWA（古河）： 2004年和技术发明者CSIRO（澳大利亚联邦科学和工业研究组织）开始合作 2V1000Ah——4500次/70%DOD，25℃，0.23C 12V50Ah——4000次/70%DOD，25℃，0.1C 美国DEKA（德克）： 2008年拥有在北美和中国生产汽车与动力电池的许可证 拥有全球生产固定型电池的专有许可证 Type V C10 /Ah External dimensions (mm) Weight ( kg) Maximum current Height Width Length Charge Discharge UB-1000 2 1000 508 172 303 73 0.4C10 0.6C10 UB-50-12 12 50 220 363 128 22 0.5C10 1.0C10 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

37 技术演进 新材料 铅炭电池（Pb-C Battery）——均匀复合、双功能负极 Axion Power International Inc.
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38 技术演进 集流体 铅酸蓄电池集流体应具备的性能 铅酸蓄电池集流体的类型 良好的电子导电性能 与活性物质的接触面积大 耐H2SO4腐蚀
有足够的弹性和抗变形性 密度小 价廉、易得 成分稳定 铅酸蓄电池集流体的类型 铅合金板栅集流体 复合材料板栅集流体 铅泡沫集流体 泡沫炭集流体 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

39 技术演进 集流体 泡沫炭集流体 Firefly Energy Inc.
Technology Incubated at Caterpillar Inc in 2000 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

40 技术演进 集流体 泡沫炭集流体 Firefly Energy Inc.
Technology Incubated at Caterpillar Inc in 2000 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

41 目录 附录 6 1 2 3 4 5 储能市场 储能技术 铅酸蓄电池 解决方案 技术演进
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42 附录 阻燃性 池壳 塑料有可燃、慢燃、自燃、不燃，绝大多数热塑性塑料易点燃和燃烧，但个别如PC是自燃材料，未增塑PUC是不燃
常见材质是ABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯），也有PP（Polypropylene/聚丙烯） NORTHSTAR使用的池壳材质为PPO（Poly（phenylene oxide）/聚苯醚） 这些材料都属于热塑性塑料，即成型后再加热可重新软化加工而化学组成不变得一类材料 塑料有可燃、慢燃、自燃、不燃，绝大多数热塑性塑料易点燃和燃烧，但个别如PC是自燃材料，未增塑PUC是不燃 根据《UL94 Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances》划分，阻燃等级从高到低的顺序为 V-0、V-1、V-2、HB（Horizontal Burning） 氧指数，又称极限氧指数（LOI/Limited Oxygen Index） 规定条件下，使材料保持燃烧所需氧氮混合气体中氧的最低浓度 氧指数越高表示越难燃烧，一般认为 氧指数＜22属易燃材料 （22～27）之间属可燃材料 ＞27属难燃材料 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

43 附录 标准 标准号 标准名称 国际 IEC Stationary lead-acid Batteries-Part 21-Valve regulated types-Methods of test IEC Stationary lead-acid Batteries-Part 22-Valve regulated types-Requirements IEC General purpose lead-acid batteries(valve-regulated types)-Part 1:General requirements, functional characteristics-Methods of test IEC General purpose lead-acid batteries(valve-regulated types)-Part 1:Dimensions,terminals and marking IEC 61427 Secondary cells and batteries for photovoltaic energy systems — General requirements and methods of test 欧盟 EN Safety requirements for secondary batteries and battery installations 美国 IEEE std 1184 IEEE Guide for Batteries for Uninterruptible Power Supply Systems IEEE std 1187 IEEE Recommended Practice for Installation Design and Installation of Valve-Regulated Lead-Acid Storage Batter IEEE std 1188 IEEE Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Valve-Regulated Lead- Acid (VRLA) Batteries for Stationary Applications IEEE std 1189 IEEE Guide for Selection of Valve-Regulated Lead-Acid(VRLA) Batteries for Stationary Applications IEEE std 1491 IEEE Guide for Selection and Use of Battery Monitoring Equipment in Stationary Applications IEEE std 1660 IEEE Guide for Application and Management of Stationary Batteries Used in Cycling Service All rights reserved 版权所有，仿冒必究

44 附录 标准 标准号 标准名称 中国 GB 19638.2 固定型阀控密封式铅酸蓄电池 GB 19639.1
标准号 标准名称 中国 GB 固定型阀控密封式铅酸蓄电池 GB 小型阀控密封式铅酸蓄电池 技术条件 GB 小型阀控密封式铅酸蓄电池 产品分类 GB 22473 储能用铅酸蓄电池 YD 799 通信用阀控式密封铅酸蓄电池 YD 1360 通信用阀控式密封胶体蓄电池 YD 2657 通信用高温型阀控式密封铅酸蓄电池 YD 2343 通信用前置端子阀控式密封铅酸蓄电池 日本 JIS C Small-sized valve regulated lead-acid batteries―Part 1: General requirements, functional characteristics―Methods of test JIS C Small-sized valve ragulated lead-acid batteries―Part 2 : Dimensions, terminals and marking JIS C Small-sized valve regulated lead-acid batteries―Part 3: Safety recommendations for use in electric appliances JIS C Stationary lead-acid batteries-Part 2-1 : Valve regulated types-Methods of test JIS C Stationary lead-acid batteries-Part 2-2 : Valve regulated types-Requirements All rights reserved 版权所有，仿冒必究

45 附录 认证 中国 对电池并没有强制性的认证要求（不在CCC认证范围内），铅酸蓄电池可进行自愿性的CQC（中国质量认证中心/China Quality Certification Centre）标志认证 环保主要体现在国家对电池中有害物质含量以及对废旧电池回收处理方面的要求。即中国版RoHS《电子信息产品污染控制管理办法》 欧盟 电池指令（即2006/66/EC指令） RoHS指令（即2002/95/EC指令，《限制在电子电气设备中使用某些有害物质》）中有关有害物质限量的要求 REACH法规（即《关于化学品注册、评估、许可和限制的欧洲议会和欧洲理事会第2006/1907/EC号法规》）是有关电池注册、有害化学品等方面的规定 电子电气设备中的电池，还应满足WEEE指令（即2002/96/EC指令，《关于报废电子电气设备指令》）中的回收要求 美国 UL（Underwriter Laboratories Inc.）认证虽然是自愿性的，但美国很多州的法律明文规定，没有UL标志的电气产品不准在其市场上销售，美国消费者也都只认可加贴了UL标志的产品，因此UL认证事实上成了电池产品进入美国市场的强制要求 All rights reserved 版权所有，仿冒必究

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