太阳能电池：储能解决方案

为什么要给自己配备太阳能电池？

您想要在系统中添加太阳能电池的原因有很多。无论是在孤立地点、混合动力还是商业和工业场景中，我们都有一款能够满足您需求、盈利且耐用的电池，容量从 2 千瓦时到数百千瓦时不等。

最大限度地利用太阳能电池板的能量  ：电池可让您储存太阳能以供晚上使用。安装太阳能电池后，您将减少从 EDF 进口的能源，从而节省电费。因此，我们可以在这里讨论优化自耗（混合）以及太阳能电池板。

进行HP/HC套利： 如果您没有太阳能电池，分时费率可能会显着增加您的电费。但是，具有千瓦时能量（容量）“库存”的电池和足够的太阳能电池板可以在电价较高的高峰时段为您供电。

一些电池系统（例如 思杰能源） 有能力进行这种类型的智能套利，在有意义的情况下，在高峰时间之外从网络充电。例如，如果第二天似乎没有足够的阳光来通过电池板给电池充电，则可以结合天气预报。

通过电池（备用）实现太阳能自给自足： 我们提供的所有电池系列都能够独立运行，也就是说无需 EDF 的存在。因此，您可以受益于部分或全部所谓的“紧急”（=备份）功能来确保您在家中的费用。白天，如果 EDF 发生停电，您可以通过电池板继续受益于太阳能。

太阳能电池有哪些不同类型？

太阳能电池的演变：胶体电池和铅电池的衰落：

太阳能电池经历了重大发展，其标志是旧技术的衰落，如凝胶和铅电池（Hoppeke品牌、Victron、Enersys等）。曾经流行的凝胶电池（其电解质为凝胶形式）和 AGM（吸收玻璃垫）电池虽然需要很少的维护并且提供相对较长的使用寿命，但现在已经过时了。它们的性能和寿命（GEL 通常在 800 到 900 次循环之间，AGM 长达 10 年）与锂电池的进步相比相形见绌。同样，开放式铅电池尽管成本低廉，但需要大量维护，并且受到其非防水设计的限制。如今，它们仍然以入门级太阳能套件的形式出售，其中 AGM 电池由于价格非常低，可以实现低成本安装，特别是对于露营车。

锂离子太阳能电池的技术优势：

锂离子太阳能电池由于其结构紧凑且使用寿命长，已迅速成为太阳能存储的首选技术。与凝胶电池和铅电池相比，它们具有更高的能源效率和更长的使用寿命，标志着太阳能存储的转折点。锂电池配备电子内部管理系统（BMS），该系统将根据太阳能电池板和所使用的逆变器充电器的电压优化放电和充电。每个元件的容量在 2 至 10 kWh 之间，具体取决于电池品牌。部分型号放电功率可达5000W。 BMS 的质量也会影响锂电池的使用寿命、放电容量以及能量返回。

所谓的“替代”电池技术：镍铁、钛酸锂和钠离子：

与此同时，其他新兴技术，如镍铁电池、钛酸锂电池和钠离子电池。镍铁电池以其坚固耐用和使用寿命长而闻名，其特点是能够承受深度充电和放电循环而不会显着退化，同时在必要时确保快速放电。它们是离网太阳能系统的理想选择。它们可以提供多达 8000 次循环，并且其电解液可以更新。它们可以毫无风险地排放至 0%。价格约为每千瓦时 600 欧元。

另一方面，钛酸锂太阳能电池技术即使在极端天气条件下也能提供极快的充电速度和更长的使用寿命。尽管价格昂贵，但钛酸锂太阳能电池拥有市场上最好的保修期（Zenaji 为 20 年），是 Hoppecke 或 Victron AGM 铅电池的 10 倍！另一方面，价格大约是传统锂电池的三倍。

最后，钠离子电池正在成为一种有前途的替代品，提供更实惠且环境可持续的解决方案。尽管仍处于开发阶段，但由于生产成本低且钠含量丰富，这些电池正在考虑大规模应用。它们的能量容量略低于锂太阳能电池，因为能量密度约为 130 Wh/Kg，而 LiFePO 电池的能量密度为 160 Wh/Kg。

向更先进的电池技术（包括锂离子、镍铁、钛酸锂和钠离子）的过渡反映了太阳能存储的不断进步。这一发展有望提高效率、改善可持续性并减少生态足迹，为新的、更可持续的太阳能时代铺平道路。

为什么锂太阳能电池优于铅电池（AGM、OPZ）？

锂技术（例如 LIFEPO）与 Hoppecke 或 Enersys 等 AGM/GEL 电池之间最显着的区别在于充电/放电容量。下图将容量描述为额定容量与放电速率（或速度）（以功率）的百分比。由于电池放电率非常高，AGM/GEL 铅酸电池的容量仅为其额定容量的 60%：

因此，在电池负载较重或经常出现放电峰值的太阳能系统中，容量较低的锂电池将比容量相似的铅酸电池具有更大的可用容量。换句话说，在容量相似的情况下，锂电池的成本肯定会更高，但您可以使用较低的容量，因为没有必要加大容量来吸收放电峰值。

与AGM/GEL铅电池相比，LIFEPO锂电池的另一个优势在于循环容量（寿命）。与最好的 OPZ 电池相比，LIFEPO 技术的循环容量大约高出 10 倍。这使得存储千瓦时的成本远低于铅，这意味着在太阳能系统的使用寿命内不需要更换锂电池：

太阳能电池是如何工作的？

太阳能电池可以被想象成一种用于储存能量的电化学“三明治”。一侧有阳极，另一侧有阴极。两者之间有一个离子导电界面（称为电解质）和一个隔膜。

来自电池的带负电的电子集中在阳极。当异性相吸时，它们会趋向电池中带正电的阴极。电解质充当缓冲剂，防止电子从电池走最短路径（这会导致短路！）。

使用外部电线连接阳极和阴极可以使电池中的电子流动。这种电子流动就是我们所说的电。

原理图（来源：www.solarquotes.com）

在可充电太阳能电池（技术上称为“二次”电池，与一次性电池相对）中，外部能源用于反转电流（例如通过太阳能电池板）。能量因此被存储（我们所说的千瓦时），以供以后使用，或通过太阳能电池板充电。

现代锂离子太阳能电池中的阴极、阳极和隔膜片的排列方式有很多种。

它们通常像滚筒一样建造在称为电池的金属圆筒内。家庭储能系统可以拥有数千个此类圆柱形电池。我们还可以找到一种矩形结构，称为棱柱形。最后，特别是 Pylontech 发现的“软包电池”传单设计：

电池电量和能量！不被混淆 …

在我们的太阳能自主指南中， 我们解释了功率和能量密度（或容量）之间的区别。这是浴缸的示意图，很容易理解：

说到电池，一个有用的类比是水通过管道流入容器，只不过水是电，功率是流速：

• 功率（kW），或英文“power”， 是水流过管道的速度， 在容器内或容器外。
• 能量（kWh）或容量是容器可以容纳的水量。

大多数锂离子太阳能电池都有最大连续输出 3 到 5 千瓦之间。 例如，Pylontech US5000 的连续功率为 2.4 kW，峰值功率高达 5KW。如果我想从电池系统获得 10 kW 的电力，我将需要添加第二块电池。

镍铁、NIFE、锂 LFP、NMC、钠？选择什么？

几年前，当我们谈论电池存储时，可以肯定您处于孤立站点（离网）类型的情况。特别是锂离子电池的价格比现在高出 4 到 6 倍，这是有充分理由的：

大约十年前，主导技术仍然是铅酸（尤其是 Victron 品牌 Hoppecke 的 OPZ）。还有始终处于领先技术的 AGM 或 GEL 电池。铅酸技术存在缺点（体积笨重、寿命有限、气体释放、不耐深度循环等）并且需要定期维护，维护复杂。此外，尽管乍一看价格相当低，但必须考虑到可用容量较低，因为最大放电量仅限于 30%，以保持正确的使用寿命！

锂电池的价格因此大幅下降，达到每千瓦时139美元（彭博社文章。） 

两种主要的锂技术是镍锰钴（NMC）和磷酸铁锂（LifePO）。 TESVOLT HV 例如，使用 NMC 三星 SDI 电池，而 Pylontech 或比亚迪等住宅用电池则专门使用 LifePO。

值得注意的是，每种电池都有自己的特点，但 LifePo 在循环次数、热稳定性和寿命方面占优势。

LiFePO 电池：无与伦比的性价比：

基于LFP化学的太阳能电池不含钴和战略金属，因此从生态和C2G的角度来看更有益（“从摇篮到大门=电池从提取到回收的生命周期）。

镍铁电池：耐用优先：

还存在其他技术，例如 镍铁电池 我们自 2018 年以来一直在销售它，它结合了针对“利基”应用程序（尤其是孤立的站点）的稳健性和无与伦比的耐用性。这些是非常特殊的电池，体积庞大并且需要维护，但其使用寿命几乎是无限的。它们也不需要 BMS，这对于那些欣赏“低技术”设计的人来说是一个优势。

它也存在 钛酸锂（LTO）电池， 我们已经通过澳大利亚品牌 Zenaji 提供该产品 3 年了。这是一项高性能技术，具有令人难以置信的循环次数（20000 次循环），但价格却令人望而却步。

钠离子电池 最后，开始进入市场。我们计划在 2024 年提供它，特别是通过我们与 BIWATT 的合作及其完全集成的解决方案。后者在耐受极端温度和不使用高临界金属（=数量有限）方面具有独特的优势。然而，它们的价格目前与 LIFEPO 太阳能电池相似甚至略高，我们必须对使用情况有一定的了解，才能确定它们的使用寿命与技术成熟的电池相比更有趣。

仔细检查电池保修条件！

阅读电池保修合同可能很乏味。以下是了解您正在考虑购买的任何储能系统的要点。

电池退化（“EOL”），评估可用循环次数的主要标准！ 

保修期结束时太阳能电池的容量是多少？ 70年后10%是典型值。这就是著名的“EOL”。制造商提供图表来确定电池在其剩余容量超过著名的“EOL”阈值（=寿命结束）之前可实现的循环次数。例如，对于 TESVOLT 太阳能电池，我们发现电池在 6500% 放电时可保证 100 次循环，持续 10 年。换句话说，您可以将其以 6500% 的电量循环 100 次，持续 10 年，并且在这些循环结束时，剩余容量不应低于 70%！

另一种解释方式是，在标准使用中， 住宅电池每年大约循环 280 次（相当于“全循环”（= 100% DOD））。 这是用季节性来解释的（事实上，夏天电池的使用量会比冬天少！）因此，TESVOLT 保证 6500 次循环实际上可以让您提取 6500/280 = 在严重退化之前运行了大约 23 年。

您的太阳能电池的健康状况，SOH！

另一个需要记住的重要概念是 SOH，意思是电池的“健康状态”，表明其剩余容量。 SOH 为 98% 表明其 EOL 已到

同样重要的是要记住，锂电池的制造质量将影响其日​​历寿命，即不包括磨损的寿命（无论是否使用）。以 TESVOLT 为例，在 70% DOD 下密集使用 16 年后，推断的退化非常低，约为 100%。我们的现场经验证实了这一点，因为我们在一个孤立的地点安装了 4 年的 TESVOLT 装置，仍然显示出完整的 SOH（“健康状态”）！

相反，更换我们其中一台上的 SOH 自治系统（Studer） 带电池，使用寿命 4 年。这是采用三星 SDI 电池的 TESVOLT TS48V 电池。 容量永远是 100％， 这表明未来的寿命很长。

在一个孤立的站点上服务了 4 年之后，相当令人鼓舞！

对面是 Pylontech 电池的 SOH，同样使用了 4 年。我们看到 SOH 低得多，并且电池损失了 8% 的容量。因此，退化要大得多。

总之，充分了解与太阳能电池技术选择相关的问题至关重要。这不仅会影响安全性，还会影响项目的长期盈利能力和平稳运行。并非所有电池都是一样的！