鋰離子電池的容量和性能會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化，而電動(dòng)汽車使用的鋰離子電池屆時(shí)不再能快速充電或提供瞬間能量。不過(guò)，如果人們相信埃隆•馬斯克的說(shuō)法，即特斯拉電池很快就能維持100萬(wàn)英里行駛里程的話，那么其電池退化就不會(huì)那么快。

這些二次電池雖然不再適用于車輛使用，但通常還有60%到70%的使用壽命。它們?nèi)匀挥心芰υ谧≌蛏虡I(yè)環(huán)境中儲(chǔ)存電力，但這些二次電池并不能被用戶直接使用，而使用這些二次電池需要控制系統(tǒng)和機(jī)制才能重新利用。


美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Lab）的研究人員致力于解決這些問(wèn)題，該實(shí)驗(yàn)室聲稱已經(jīng)開發(fā)出二次電池適用于住宅用戶的使用方法?，F(xiàn)在，他們開發(fā)的技術(shù)可以使二次鋰離子電池滿足電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求。

隨著電動(dòng)汽車在未來(lái)幾年的大量應(yīng)用，二次電池的供應(yīng)量將會(huì)猛增。美國(guó)愛迪生基金會(huì)預(yù)測(cè)，到2030年，將有1900萬(wàn)輛電動(dòng)汽車上線運(yùn)行，約占全球汽車總數(shù)的7％。

美國(guó)能源部電力辦公室儲(chǔ)能研究主管Imre Gyuk說(shuō)：“開發(fā)儲(chǔ)能新技術(shù)對(duì)于對(duì)于日益依賴分布式可再生能源的現(xiàn)代化電網(wǎng)至關(guān)重要。該項(xiàng)目還通過(guò)重新利用仍有使用價(jià)值的電池，最大程度地減少浪費(fèi)，并確保安全可靠的電力供應(yīng)來(lái)支持循環(huán)經(jīng)濟(jì)。”

美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究員Michael Starke一直領(lǐng)導(dǎo)著一項(xiàng)由美國(guó)能源部電力辦公室儲(chǔ)能計(jì)劃支持的項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在創(chuàng)建和增強(qiáng)用于二次電池的控制系統(tǒng)，其中包括在北卡羅來(lái)納州的一個(gè)住宅小區(qū)中測(cè)試裝機(jī)容量為15kW的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其他的測(cè)試在該實(shí)驗(yàn)室附近的橡樹嶺研究所進(jìn)行。

低買高賣

通過(guò)使用Starke和他的同事開發(fā)的軟件和電力電子硬件，采用二次電池控制系統(tǒng)目的是在峰值需求期間減少家庭用戶采用電網(wǎng)電力。取而代之的是，家庭用戶使用可再生能源發(fā)電設(shè)施產(chǎn)生或存儲(chǔ)的電力。該過(guò)程還可以在峰值期間減少公用事業(yè)服務(wù)區(qū)域的一些需求，從而幫助平衡電網(wǎng)。

Starke說(shuō)：“獲得的凈效益可以利用實(shí)時(shí)電費(fèi)結(jié)構(gòu)，并降低電費(fèi)。而用戶最大的收獲是，在這些應(yīng)用中，采用二次電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上是可行的。二次使用并不是說(shuō)可以直接采用二次電池。在公用事業(yè)公司采用二次電池構(gòu)建的儲(chǔ)能系統(tǒng)將面臨挑戰(zhàn)。他們需要的是可以長(zhǎng)期依賴并且可靠有效的儲(chǔ)能產(chǎn)品，并且希望只采用一臺(tái)通信設(shè)備就可以管理大量資源。”

美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員開發(fā)的控制系統(tǒng)依靠基于云計(jì)算的通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)中包括一個(gè)靈活的逆變器，該逆變器可轉(zhuǎn)換住宅太陽(yáng)能+儲(chǔ)能系統(tǒng)或公用事業(yè)的電力，同時(shí)控制儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)同步，并確保安全啟動(dòng)和關(guān)機(jī)。

解決電池性能并不一致的難題


在構(gòu)建電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，大量二次電池連接在一起，而來(lái)自不同制造商的二次電池具有不同的電壓、電池化學(xué)成分和退化程度，要使它們可靠協(xié)調(diào)地工作，需要復(fù)雜先進(jìn)的控制系統(tǒng)。

研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)預(yù)設(shè)了所需的充電量或放電量，然后以滿足每個(gè)電池單元的狀態(tài)和容量要求的方式做出響應(yīng)，從而有效地分配資源。Starke說(shuō)，“這是公用事業(yè)公司可以放心使用的原因。公用事業(yè)公司只需要其容量，但采用很多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)和控制這些資源，才能構(gòu)建一個(gè)裝機(jī)容量為1MW的儲(chǔ)能系統(tǒng)。”

Starke及其同事目前正在開發(fā)和部署一個(gè)由二次電池構(gòu)建的裝機(jī)容量為100kW儲(chǔ)能系統(tǒng)，以進(jìn)一步測(cè)試其控制系統(tǒng)和硬件解決方案，這將是此類項(xiàng)目中第一個(gè)將電動(dòng)汽車二次電池重新用于電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)。