可再生能源傳輸 — 先進鉛碳儲能系統改善電網傳輸

1 引言
傳統上鉛酸電池的作用基本上是提供后備電力,并且根據位置提供電力調節。在典型的應用中，電池的實際用途(放電)是非經常性的，它在大部份服務時間是處於浮充狀態。
然而，大型電網級儲能系統是較近似於循環使用的重復充放電操作。在這些應用中，與其他儲能系統比較，傳統備用技術顯得不足。就算設計為循環應用的鉛酸電池，都達不到其他技術方案的使用壽命和成本。
隨著鉛碳技術商品化的發展，減少或消除了很多傳統鉛酸電池系統的限制。基於鉛碳電池的不飽和充電可行性和循環使用時電極的穩定技術，而又不增加成本，所以可提高它在這些系統應用的可能性。
先進鉛碳儲能系統（ALCESS）是特別適合增長中的可再生能源電網傳輸。一般來說，電網堵塞是限制了低成本的再生能源將電流送往負載。減少傳輸的瓶頸堵塞，是改善低成本再生發電向城市地區供電最有效的方法。
在這種應用中，先進鉛碳儲能系統 （ALCESS）安裝在堵塞的地方，當有緊急事故時，它提供備用儲備能源，因此，使事故后的堵塞點減低所要增加的容量。當ALCESS作周期性的部署，緊急事故時，能使系統營運者可利用較大份額的堵塞點傳輸容量 。 因此，減低了安裝地點的堵塞和促進低成本的再生能源的使用。這系統也可以提供緊急儲備電力、峰價銷售和其他市場功能，以補償系統的資金成本。
先進鉛碳儲能系統的這種應用，好處是相對成本低、建構性、系統流動性和可靠性。至于使用壽命是隨著技術成熟而成為系統明顯的好處，系統的大部份是來自成熟的技術。

2 鉛碳技術
在典型的后備電源應用方面，最基本的失效模式是正極由于腐蝕而退化。然而，應用在該方案則涉及附加高循環壽命的要求、溫度和不飽和充電的(PSoC)操作，主要的失效模式是在于負極。目前，閥控電池負極使用一定數量的添加劑，以改進電池的性能和壽命。添加木質素磺酸鹽以保持負極活性物質(NAM)的高表面積來改進使用。添加硫酸鋇是提供反應物(硫酸鉛)的集結位置，阻止大型結晶的形成。大型結晶的有限表面積在充電時很難轉回為鉛。最后，加入炭黑是增加電池板的傳導性以改進充電的接受性。在業內也有加入其他添加劑，這三種材料是構成壓倒性的主要添加劑。
在這里所提出的應用，目前設計的電極在應用初期可提供很好的效果，但當系統持續運行時，會迅速退化。退化原因和結構已很清楚。不飽和充電(PSoC)，負電極是包含不同荷電狀態而約百分之幾的活性物質轉為硫酸鉛，這些硫酸鉛隨著時間的推移而再結晶，轉變成通常所說的硬硫酸鹽(hard sulfate)。這些結晶成為優先結晶生長的結點。這些產生的硫酸鹽結晶在再充電時都很難轉回成鉛，并且隨著時間推移，有越來越多的硫酸鉛形成，使容量不斷退化。除此之外，不飽和充電操作(PSoC)，負極還限制了充電電流量。在脈沖充電操作時，電流主要使電解水變成氫氣溢出。從而導致電池乾涸及隨著時間的推移而減少容量。