存下太阳能

2015年,一款名为“能量墙”的“光伏+储电”产品走进不少美国家庭,它由太阳能光伏面板和电池系统组成。能量墙的光伏面板产生的电既可以被直接使用,也可以被电池系统储存起来,然后在夜间输出给家用电器,从而减少家庭电费开支。能量墙白天储存的7~10千瓦时的电量完全可以满足一个家庭一晚的用电需求,让安装了它的家庭免受停电困扰。

山里小学装上免费的“能量墙”

我国西部地区地广人稀,那里的许多学生家离学校很远,因此大多选择住校。这使本就拮据的学校在白天和夜间都有用电需求,电费支出对学校来说是一笔不小的开支。如果这些学校能用上能量墙这种既能省电费又能对抗停电的设备,那就太好了。无奈的是,能量墙的价格高昂,而且为家庭打造的能量墙并不能满足学校用电量的需求。不过,类似能量墙的储能设备在西昌的一所小学落户了。

2020年,西昌市一所民族小学迎来了一套中国版能量墙储电系统,由国内某公司无偿捐赠、搭建并维护。该系统为民族小学近百名师生提供照明、烹饪等生活用电。从此,师生们告别了停电期间的煮饭难和照明难。在周末和假期,学校几乎没有用电需求,在这期间储电系统会向电网反向输电,可充抵学校的电网用电。

为了降低这套系统的电池成本,这家公司别出心裁地选择了从纯电动车上拆解下来的旧动力电池作为储能电池。这些电池的储、放电性能已经有所衰减,不能继续满足纯电动车主对于续驶里程的要求,但放电容量仍然有新电池的约80%。山区小学用电负荷低,教学楼的用电主要为照明,又没有高功率电器,因此这些旧电池刚好能够满足山区小学这种低负荷的用电需求。

民族小学光伏发电储电系统

光伏面板:屋頂光伏面板的峰值发电能力为6千瓦,完全能够满足教学楼白天的常规用电量。在天气理想的情况下,教学楼白天不需要额外使用电网电。多余的发电储存在电池中以备夜间使用。理想情况(每天都是晴朗天气)下,这种规模的光伏组件可以在5年内完全回收投资成本。整套系统的成本8年左右可以完全回收,而在这8年内孩子们将几乎不会受到断电困扰。

电池系统:电池系统采用旧的纯电动汽车动力电池,负责储存光伏面板产生的电能。单个动力电池储电容量为60~70千瓦时,可完全满足教学楼白天的用电需求。一旦电网断电,电池系统可继续为学校提供电能。

电池管理系统:电池管理系统会控制电池的放电区间。纯电动车追求最大的续驶里程。因此放电区间大。但储能电池的主要作用是应急供电和削峰填谷,并不需要那么大的放电区间。因此,厂家将放电区间限制为下限20%、上限80%,这样不仅可以保障电池系统运行更加安全,而且可以有效延长电池的寿命,让电池系统能为孩子们服务更久。

光伏+储能系统运行示意图。

逆变系统:逆变系统将电池中储存的350伏直流电转变为用电器所需要的220伏交流电。

安全箱:为了防止偶尔爬上楼顶的孩子因为好奇而触摸带有高压的接插件,电池配备了带锁的安全箱。这样做除了能保护孩子们的安全,还能将电池与外界隔绝:电池故障引发的问题不会影响安全箱外部,同时大雨造成的积水也不会严重影响电池正常工作。

太阳能是目前被广泛看好的新能源之一,但太阳能发电系统只能在有充足日照的白天工作,无法在阴雨天和夜间工作。白天是整个电网的用电低谷期,大多数家庭在白天的用电量较少。不能持续输出电能这个缺点阻碍了太阳能电的普及,而储能电池刚好弥补了这个不足。

另外,即便是旧的纯电动汽车电池的价格依然不低。为此,瑞典科学家于2017年提出了比电池更廉价的储存太阳能的方法。他们研发的新型储能装置看上去就像一根根装满溶液的试管。溶液中的储能分子可以将阳光中的能量以化学能的形式储存起来,并由常见形态转化为具有更高化学能的同分异构体。在放能阶段,催化剂能够让高能量的同分异构体快速转化为低能量的常见分子形态,并释放热能。热能既可以被进一步用于发电,也可以直接用于室内取暖。许多专家相信,“光伏+储能”能帮助太阳能走进千家万户。

电动汽车动力电池的梯级利用和回收

旧的电动汽车动力电池的放电性能虽然无法满足电动汽车的使用要求,但是可以用于观光车等对放电性能要求不高的设备。当电池无法满足观光车的需求时,还可以继续在下一个梯次使用,例如作为通信基站的电池。经过一个梯次、一个梯次的多次利用,理论上,动力电池可以一直使用到30%初始放电量以下,才拆解回收。这样看来,梯次利用可以说充分榨干了动力电池的使用价值。

当动力电池没有再次使用的价值时,它们会被送至专业的电池回收公司进行拆解。这些回收公司会对其中的金属进行筛选,并回收再利用其中的镍、钴、锰、锂等高价值金属。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午8:39。
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