电池是用来储存电量的,从应用上来讲,都是储能的,因此可以说所有的锂离子电池都是储能锂离子电池,后来为了区分应用,按场景分为消费、动力和储能三种。消费类应用是在手机、笔记本电脑、数码相机等消费类产品,动力类应用在电动汽车上,储能类应用在储能电站上。
动力锂电池其实也是储能电池的一种,重要应用于电动汽车,由于受到汽车的体积和重量限制以及启动加速等要求,动力锂电池比普通的储能电池有更高的性能要求,如能量密度要尽量高,电池的充电速度要快,放电电流要大,但普通储能电池的要求没有这么高,根据标准,动力锂电池的容量低于80%就不能再用在新能源汽车了,但稍加改造,还可以用在储能系统中。
从应用场景来看,动力锂离子电池重要用于电动汽车、电动自行车以及其它电动工具领域,而储能锂离子电池重要用于调峰调频电力辅助服务、可再生能源并网和微电网等领域。
由于应用场景不同,电池的性能要求也有所不同。首先,动力锂离子电池作为移动电源,在安全的前提下关于体积(和质量)能量密度尽可能有高的要求,以达到更为持久的续航能力。同时,用户还希望电动汽车能够安全快充,因此动力锂离子电池关于能量密度和功率密度都有较高的要求,只是因为出于安全性考虑,目前普遍采用1C左右充放电能力的能量型电池。
绝大多数储能装置无需移动,因此储能锂离子电池关于能量密度并没有直接的要求。至于功率密度,不同的储能场景有不同的要求。
用于电力调峰、离网型光伏储能或用户侧的峰谷价差储能场景,一般要储能电池持续充电或持续放电两个小时以上,因此适合采用充放电倍率0.5C的容量型电池;关于电力调频或平滑可再生能源波动的储能场景,要储能电池在秒级至分钟级的时间段快速充放电,所以适合2C功率型电池的应用;而在一些同时要承担调频和调峰的应用场景,能量型电池会更适合些,当然,这种场景下也可以将功率型与容量型电池配合一起使用。
相关于动力锂离子电池而言,储能锂离子电池关于使用寿命有更高的要求。新能源汽车的寿命一般在5-8年,而储能项目的寿命一般都希望大于10年。动力锂离子电池的循环次数寿命在1000-2000次,而储能锂离子电池的循环次数寿命一般要求能够大于3500次。
在成本方面,动力锂离子电池面对和传统燃油动力源的竞争,储能锂离子电池则要面对传统调峰调频技术的成本竞争。另外,储能电站的规模基本上都是兆瓦级别以上甚至百兆瓦的级别,因此储能锂离子电池的成本要求比动力锂离子电池的成本更低,安全性也要求更高。
动力锂离子电池与储能锂离子电池有一些差别,但从电芯上看,都是相同的,都可以采用磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池,重要差别在于BMS电池管理系统,电池的功率响应速度和功率特性、SOC估算精度,充放电特性等,都可以在BMS上去实现。简单的理解,例如,一块锂电在第一天只用了一半的电量,然后又为它充满电。假如第二天还如此,即用一半就充,总共两次充电下来,这只能算作一个充电周期,而不是两个。因此,通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期,电量就会减少一点。不过,减少幅度非常小,高品质的电池充过多次周期后,仍然会保留原始电量的80%,很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用,就是这个原因。当然锂电寿命到了最终还是要更换的。
锂电的寿命一般为300~500个充电周期。假设一次完全放电供应的电量为Q,如不考虑每个充电周期以后电量的减少,则锂电在其寿命内总共可以供应或为其补充300Q-500Q的电力。由此我们了解,假如每次用1/2就充,则可以充600-1000次;假如每次用1/3就充,则可以充900~1500次。以此类推,假如随机充电,则次数不定。总之,不论怎么充,总共补充进300Q~500Q的电力这一点是恒定的。所以,我们也可以这样理解:锂离子电池寿命和电池的总充电电量有关,和充电次数无关。深放深充和浅放浅充关于锂电寿命的影响相差不大。