Å kombinere bly-syre-batterier med litiumjernfosfat (LiFePO4)-batterier i solenergilagringssystemer muliggjør en hybrid lagringsløsning. Denne tilnærmingen utnytter den overlegne sykluslevetiden til litiumbatterier samtidig som kostnadseffektiviteten til blysyrebatterier utnyttes som en buffer. Det introduserer imidlertid økt systemkompleksitet og potensielle sikkerhetsrisikoer.
Konfigurasjonsdesign
1. Elektrisk tilkobling
• Diode-isolert parallellkobling: De positive polene til begge batteribankene kobles til dioder før de kobles parallelt på kontrollerens utgang. Dette forhindrer krysslading (hvor den lavere interne motstanden til blybatterier kan føre til at de trekker strøm fra litiumbatteriene) og tilbakemating (hvor et batteri med høyere spenning kan lades ut til et batteri med lavere spenning).
• Uavhengig styring av kontroller: En solcelleladekontroller med to utganger (som en tokanals MPPT-modell) bør brukes til å bruke spesifikke ladealgoritmer for hver batteritype-konstant strøm/konstant spenning/float-lading for bly-syre, og konstant strøm/konstant spenning for litium.
2. Kapasitetsforhold
• Et typisk forhold mellom blysyre og litiumkapasitet (i Ah) er 1:2 til 1:3. For eksempel:
- 100Ah blysyre (med en effektiv brukbar kapasitet på 30–50Ah) sammenkoblet med 200Ah LiFePO4 (med en effektiv brukbar kapasitet på 160–180Ah).
• Litiumbatterier håndterer den primære sykliske belastningen (daglige lade-/utladingssykluser), mens blybatterier fungerer som en buffer eller backup (adresserer kortvarige toppbelastninger eller gir nødstrøm hvis litiumbatteriets beskyttelsessystem utløser en cutoff).
3. Kontrollstrategi
• Litium-prioritert utladning: Kontrolleren er konfigurert til å prioritere energiuttak fra litiumbatteriene. Når spenningen faller til en spesifikk beskyttelsesterskel (f.eks. 12,8V), bytter systemet til bly-syre-batterier.
• Trinnvis ladestyring: Solinngang ledes først til litiumbatteriene for hurtiglading; når de er fulladet, går systemet over til å lade bly-syrebatteriene. I perioder med lite sollys kan bly-syrebatteriene håndtere vedlikeholdslading.
Nøkkelimplementeringsparametere
• Spenningstilpasning: Begge batteribankene må dele den samme nominelle spenningen (f.eks. både 12V- eller 24V-systemer), med en statisk spenningsforskjell på mindre enn eller lik 0,2V. • Beskyttelsesparametere:
- Litiumjernfosfat (LiFePO4): Overladingsbeskyttelse Større enn eller lik 14,6V; overutladningsbeskyttelse Mindre enn eller lik 10,0V (for 12V-systemer).
- Bly-syrebatterier: flytende ladespenning 13,8V; utjevnende ladespenning 14,4V (for 12V gelbatterier).
• Temperaturkompensasjon: Bly-syrebatterier krever justeringer av ladespenning basert på omgivelsestemperatur (-3mV/grad /2V); litiumbatterier krever ikke slik kompensasjon.
Risikoer og begrensninger
• Sikkerhetsrisikoer: Direkte parallellkobling kan føre til termisk løping (f.eks. gasser frigjort av blysyrebatterier som reagerer med gnister fra litiumbatterier); isolasjon via dioder eller releer er obligatorisk.
• Effektivitetstap: Spenningsfallet over dioder (0,4–0,7V) resulterer i et energitap på 5–8 %.
• Ledelseskompleksitet: Krever en spesialisert hybridkontroller (som Victron MultiPlus-II), som øker kostnadene med 30–40 %.
Gjeldende scenarier
• Ettermontering av eksisterende systemer: Tilsetting av litiumbatterier for å utvide kapasiteten til eldre blysyresystemer, og dermed redusere kostnadene ved en komplett systemerstatning.
• Svært svingende belastninger: I scenarier som involverer høye øyeblikkelige strømmer – slik som ladestasjoner for elektriske kjøretøy (EV) – kan litiumbatterier håndtere pulsbelastninger, mens blybatterier håndterer grunnbelastningen.
• Miljøer med lav temperatur: Ved temperaturer under -20 grader kan blybatterier (gel) være enklere å bruke enn litiumbatterier (som krever oppvarming); en hybridkonfigurasjon kan være fordelaktig her.
Merk: Gjeldende tekniske standarder refererer til 2023 Ministry of Industry and Information Technology (MIIT) dokumentet "Sikkerhetskrav for batterier brukt i fotovoltaiske energilagringssystemer" (GB/T 36276-2023) og telekommunikasjonsindustristandarden YD/T 2344.1-2022.