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储能电池“无线”化管理加速低碳经济潮流趋势

2021-04-26 18:34 来源:ADI 编辑:电源网

近年来,受电动汽车和其他电气化技术预期采用率的影响,储能已成为全球关注的焦点。随着全球越来越依赖电气化,现有电网承受的压力可能会非常大。储能系统( ESS )使得现代电网能够通过使用大型电池作为缓冲器来存储由可再生资源生成的非高峰期电能,并在用电高峰期随时向所有用户及所有应用(包括电动汽车充电)提供电能来保持电网稳定。

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到 2035 年整个储能市场的年收入预计将增长到 5460 亿美元。

储能系统可以作为多个放置在负载点附近的能源缓冲器,使得现有电网能够在不增加电线或发电厂的情况下提供更多电能,从而降低与基础设施升级相关的成本。据彭博新能源财经称,到 2030 年,新增储能容量的 65% 会用于将各种可再生能源接入电网,并提供各种电网服务;30%用于为住宅、商业和工业设施供电;余下 5% 用于支持电动汽车基础设施。

电池梯次利用缓解储能的成本掣肘

随着新能源汽车走入普罗大众,锂电池的成本迅速走低,为锂电储能市场注入强劲增长潜力。然而,与传统的储能(如抽水储能)相比,锂电储能成本依然具有明显短板,尽管其建设和使用的便利性在很多应用场景无可替代,如何降低储能成本依然是储能市场近期和未来需要考虑的关键之一,而巨量的电动汽车退役电池的梯次利用无疑是业界公认的“优解”。

虽然电动汽车被吹捧为内燃机和化石燃料的绿色替代品,但它有一个明显的致命弱点——当半吨重的电池无法再储存驱动汽车所需的足够电能时,该如何对其进行处理?据业界预计,到 2025 年,全球丢弃的电动汽车电池数量将超过 340 万块。如今,回收是非常普遍的选择,但这个过程只能回收部分原材料(例如钴和锂),而不是回收全部。回收成本高、不受监管,且缺乏明确的供应链。

电池二次使用,这是一种替代回收的方法,或者更准确的说,这是一种过渡方法。在使用8到10年之后,当汽车的锂离子电池的充电容量下降到初始容量的 70% 到 80% 时,便无法再为汽车提供动力,需要更换。这些不再使用的电池数量不断增加,由此形成全新的市场机遇,有些人将其称为电池二次使用市场或电池的二次寿命市场。

电池二次寿命应用可能将电池的使用时间延长5至10年,但最终具体能延长多久,取决于电池的首次使用状况。在车辆运行过程中,会通过计算来了解电池的使用状况( SoH ),并可根据驾驶情况和环境条件不断更新,提供有效数据,帮助用户了解电池组的剩余寿命。此举为电池组设定了剩余价值,帮助降低了整体成本,同时也为电芯的下一阶段使用设定了方向。

解决电池数据短板,无线电池管理系统浮出水面

半年前,ADI宣布推出业内首款无线电池管理系统(WBMS),使汽车制造商能够更加灵活地将电动汽车平台扩展至多种车型实现量产。作为首款用于量产电动汽车的无线电池管理系统,该WBMS在通用汽车搭载Ultium电池平台的量产车辆中首度亮相。WBMS允许系统中的各个模块通过无线网络而不是传统电缆进行通信。这样最多可将电池组件中所需的接线量减少90%,从而减轻重量,降低成本并生产出更清洁,更易于制造的电池。但这还不是全部。

WBMS旨在帮助平衡电池化学成分直至各个电池组,以提高性能。电池组的定期健康检查也可以实时进行,可以延长电池的使用寿命。一旦它们在汽车应用中的用途结束,它们便可以重复使用,并与其他兼容的电池组结合使用,为家庭或其他设施供电。而这正是锂电池梯次利用的“痛点”。无线电池管理系统技术持续收集电池数据,并将其传输和存储在云端,使其成为详细记录历史数据的理想工具。

WBMS传感器可靠的数据收集功能使得电池数据收集得到更大提升。在确定让电池进入梯次利用之前,卖家可以使用这些数据生成健康状态历史记录:电动汽车车主对电池进行了多少次完全或部分充电和放电;电动汽车是否曾发生过事故;从车辆的维修记录能够看出什么?这种精细的健康状况监测也可以应用于逻辑上无法收集数据的地方。

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无线 BMS 是一种颠覆性技术,简化了电池进入二次寿命的过程,并推动整个行业迈入可持续发展的未来。在确定让电池进入二次使用时,卖家可以使用这些数据生成详细的健康状态历史记录,让买家和卖家都能评估电池的价值,并据此达成公平的交易价格。一套无线 BMS 解决方案可让汽车制造商将模块化、可扩展性和灵活性集成到电池组设计中,免去了线束设计和组装负担。ADI 的无线 BMS 技术为残值评估过程带来了额外的速度和规模,同时将电池二次寿命组装成本降低了 15%。

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