Kombination af bly-syre-batterier med lithium-jernfosfat (LiFePO4)-batterier i solenergilagringssystemer giver mulighed for en hybrid opbevaringsløsning. Denne tilgang udnytter den overlegne cykluslevetid for lithium-batterier, mens den udnytter omkostningseffektiviteten af bly-syre-batterier som en buffer. Det introducerer dog øget systemkompleksitet og potentielle sikkerhedsrisici.
Konfigurationsdesign
1. Elektrisk tilslutning
• Diode-isoleret parallelforbindelse: De positive poler på begge batteribanker er forbundet til dioder, før de forbindes parallelt ved controllerens udgang. Dette forhindrer krydsopladning (hvor bly-syrebatteriers lavere indre modstand kan få dem til at trække strøm fra lithiumbatterierne) og tilbageføding (hvor et batteri med højere spænding kan aflades til et batteri med lavere spænding).
• Uafhængig Controller Management: En dual-output solar charge controller (såsom en dual-channel MPPT model) bør bruges til at anvende specifikke opladningsalgoritmer til hver batteritype-konstant strøm/konstant spænding/float opladning for bly-syre og konstant strøm/konstant spænding for lithium.
2. Kapacitetsforhold
• Et typisk forhold mellem bly-syre og lithiumkapacitet (i Ah) er 1:2 til 1:3. For eksempel:
- 100Ah blysyre (med en effektiv brugbar kapacitet på 30-50Ah) parret med 200Ah LiFePO4 (med en effektiv brugbar kapacitet på 160-180Ah).
• Lithiumbatterier håndterer den primære cykliske belastning (daglige opladnings-/afladningscyklusser), mens blysyrebatterier fungerer som en buffer eller backup (adresserer kortvarige spidsbelastninger eller leverer nødstrøm, hvis lithiumbatteriets beskyttelsessystem udløser en afbrydelse).
3. Kontrolstrategi
• Lithium-Priority Discharge: Controlleren er konfigureret til at prioritere energiforbruget fra lithiumbatterierne. Når spændingen falder til en specifik beskyttelsestærskel (f.eks. 12,8V), skifter systemet til bly-syre-batterier.
• Trinvis opladningsstyring: Solindgangen ledes først til lithiumbatterierne for hurtig opladning; når de er fuldt opladet, skifter systemet til at oplade bly-syre-batterierne. I perioder med lavt sollys kan bly-syre-batterierne klare vedligeholdelsesopladning.
Nøgleimplementeringsparametre
• Spændingstilpasning: Begge batteribanker skal dele den samme nominelle spænding (f.eks. både 12V- eller 24V-systemer) med en statisk spændingsforskel på mindre end eller lig med 0,2V. • Beskyttelsesparametre:
- Lithiumjernfosfat (LiFePO4): Overopladningsbeskyttelse Større end eller lig med 14,6V; overafladningsbeskyttelse Mindre end eller lig med 10,0V (for 12V-systemer).
- Bly-syrebatterier: flydende ladespænding 13,8V; udlignende ladespænding 14,4V (til 12V gelbatterier).
• Temperaturkompensation: Bly-syre-batterier kræver justering af ladespændingen baseret på omgivelsestemperatur (-3mV/grad /2V); lithium-batterier kræver ikke en sådan kompensation.
Risici og begrænsninger
• Sikkerhedsrisici: Direkte parallelforbindelse kan føre til termisk løbegang (f.eks. gasser frigivet af blysyrebatterier, der reagerer med gnister fra lithiumbatterier); isolering via dioder eller relæer er obligatorisk.
• Effektivitetstab: Spændingsfaldet over dioder (0,4–0,7V) resulterer i et energitab på 5–8 %.
• Ledelseskompleksitet: Kræver en specialiseret hybridcontroller (såsom Victron MultiPlus-II), hvilket øger omkostningerne med 30–40 %.
Gældende scenarier
• Eftermontering af eksisterende systemer: Tilføjelse af lithiumbatterier for at udvide kapaciteten af ældre blysyresystemer og derved reducere omkostningerne ved en komplet systemudskiftning.
• Meget fluktuerende belastninger: I scenarier, der involverer høje øjeblikkelige strømme - såsom ladestationer til elektriske køretøjer (EV) - kan lithiumbatterier håndtere pulsbelastninger, mens bly-syrebatterier klarer basisbelastningen.
• Miljøer med lav temperatur: Ved temperaturer under -20 grader kan bly-syre (gel) batterier være lettere at betjene end lithium batterier (som kræver opvarmning); en hybrid konfiguration kan være fordelagtig her.
Bemærk: Nuværende tekniske standarder henviser til ministeriet for industri og informationsteknologi (MIIT) fra 2023 "Sikkerhedskrav til batterier brugt i fotovoltaiske energilagringssystemer" (GB/T 36276-2023) og telekommunikationsindustristandarden YD/T 2344.1-2022.