超級電池在混合動力汽車智能電網(wǎng)和可再生能源發(fā)展中的應用機遇

1、UltraBattery Opportunities for Hybrid Vehicles, Smart Grid and Renewable Applications超級電池超級電池在混合動力汽車、智能電網(wǎng)和可再生能源在混合動力汽車、智能電網(wǎng)和可再生能源發(fā)展中的應用機遇發(fā)展中的應用機遇Perry Kramer, Tom Minner and Kevin Smith報告人：湯報告人：湯 明（明（Tom Minner ）CIBF Shenzhen, ChinaJune 2012Outline概述概述 A Quick Look at East Penn Mfg. Co., Inc. 快速瀏覽美國

2、東賓制造公司快速瀏覽美國東賓制造公司 UltraBattery Introduction 超級電池的介紹超級電池的介紹 HEV Opportunities 應用于混合動力汽車應用于混合動力汽車 2010 Honda Civic Hybrid 2010本田思域混合動力汽車本田思域混合動力汽車 Honda Insight Demonstration 本田本田Insight混合動力汽車的示范混合動力汽車的示范 Bus Demonstration 混合動力公交汽車的示范混合動力公交汽車的示范 Motive Power Application 作為動力電池的應用作為動力電池的應用 Stationary

3、Opportunities 作為固定型電池的應用作為固定型電池的應用 Wind Farm 風力發(fā)電廠風力發(fā)電廠 Solar Energy 太陽能太陽能 Regulatory Services 電網(wǎng)調節(jié)電網(wǎng)調節(jié) Advantages of the UltraBattery 超級電池的的優(yōu)點超級電池的的優(yōu)點East Penn Mfg. Co., Inc. in Eastern Pennsylvania, USA座落于美國賓夕法尼亞州東部的東賓制造公司座落于美國賓夕法尼亞州東部的東賓制造公司Area:3120 mu占地面積占地面積:3120畝畝Building area: 1.96M m2廠房面積廠

4、房面積:196萬平米萬平米Lead-Acid Batteries: 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池4 Industrial Motive Power 工業(yè)動力電池工業(yè)動力電池4 SLI (Automotive) 起動用電池起動用電池(汽車汽車)4 Stationary/Telecommunications 固定型固定型/通迅用電池通迅用電池Wire & Cable 電線與電纜電線與電纜DiversifiedProducts 及其多樣化產(chǎn)品及其多樣化產(chǎn)品Injection Molding 注塑注塑Distribution 配送配送Recycling 回收回收East Penns Business Segm

5、ents東賓的業(yè)務領域東賓的業(yè)務領域 Automotive 汽車汽車 Marine 海運海運 Commercial/Farm/Truck 商用商用/農場農場/卡車卡車 Recreational Vehicles 休閑旅游車休閑旅游車 Lawn & Garden 草坪與花園草坪與花園 Power Sports 休閑運動休閑運動 Golf Cars 高爾夫車高爾夫車 Scrubber / Sweeper 清掃機清掃機 Motive Power 動力動力 Railroad 鐵路鐵路 Stationary 固定型電池固定型電池 Telecommunications 通訊通訊 UPS 不間斷電源不間斷電

6、源 Stand-by Power 備用電源備用電源 Solar 太陽能太陽能 Military 軍用軍用Battery types availablefor all application needs可供所有應用之需的電池類型可供所有應用之需的電池類型Market Size:市場規(guī)模市場規(guī)模$3.5B35億美元億美元Motive Battery動力電池動力電池New Lead-Acid Market新鉛酸電池市場新鉛酸電池市場PSOC UltraBattery部分荷電狀態(tài)部分荷電狀態(tài)超級電池超級電池18810%100%State of Charge荷電狀態(tài)荷電狀態(tài)80%20%19601980T

7、oday今天The New Dimension in a Lead Acid World鉛酸蓄電池世界的新篇章鉛酸蓄電池世界的新篇章The challenge to make energy a renewable and sustainable process, rather than a process based on consuming and burning finite resources and accumulating by-products like CO2, is THE issue and the opportunity of the 21st century.21世紀關注

8、的問題和契機是挑戰(zhàn)如何能使能源利用成為可再生和可持續(xù)的過程，而不是世紀關注的問題和契機是挑戰(zhàn)如何能使能源利用成為可再生和可持續(xù)的過程，而不是基于消耗和燃燒有限資源基于消耗和燃燒有限資源,積聚二氧化碳這樣的副產(chǎn)品的過程。積聚二氧化碳這樣的副產(chǎn)品的過程。PbO2Pb+SeparatorLeadacid cell鉛鉛酸酸電電池池+Carbon electrode碳碳電電極極PbO2Asymmetric supercapacitor非非對對稱的超稱的超級電級電容器容器+UltraBattery超超級電級電池池PbCarbon electrode碳碳電電極極iii1i2What is the Ultra

9、Battery?什么是超級電池什么是超級電池UltraBattery is a hybrid energy-storage device, which combines an asymmetric supercapacitor and a lead-acid battery in one unit cell, without extra electronic control. 超級電池是混合能量存儲裝置，它將非超級電池是混合能量存儲裝置，它將非對稱的超級電容器與一個單格的鉛酸電池結合起來，且沒有額外的電子控對稱的超級電容器與一個單格的鉛酸電池結合起來，且沒有額外的電子控制。制。 Collabo

10、rators合作伙伴合作伙伴CSIRO Commonwealth Scientific and Industrial Research OrganizationCSIRO (澳大利亞澳大利亞)聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織Invented the UltraBattery 發(fā)明了超級電池發(fā)明了超級電池Partners 伙伴伙伴Furukawa Battery (Japan) 古河電池古河電池(日本日本)Since 2004, CSIRO and Furukawa have been cooperating in R&D activities and marketing for t

11、he UltraBattery自自2004年以來年以來, CSIRO就一直和古河在超級電池的研發(fā)活動與市場推就一直和古河在超級電池的研發(fā)活動與市場推廣方面進行合作廣方面進行合作East Penn Manufacturing Co., Inc. (USA)東賓制造公司東賓制造公司(美國美國)Since 2008, East Penn has exclusive license in North America and China for Automotive and Motive Power. (Worldwide exclusive license for Stationary Markets

12、)自自2008年以來年以來,東賓就已擁有在北美與中國生產(chǎn)汽車與動力電池的專有東賓就已擁有在北美與中國生產(chǎn)汽車與動力電池的專有許可證許可證(擁有在全世界生產(chǎn)固定型電池的專有許可證擁有在全世界生產(chǎn)固定型電池的專有許可證) THE POWER2倍的功率倍的功率The UltraBattery vs. Standard AGM VRLA超級電池與標準超級電池與標準AGM VRLA電池的比較電池的比較Advanced BatteryTechnology for 使電池具有較好充電接受使電池具有較好充電接受能力的先進電池技術能力的先進電池技術*PERFORMANCE SAFETY ECONOMICAL 性

13、能性能 安全安全經(jīng)濟經(jīng)濟 or Equal to NiMHProven results on various life cycle tests循環(huán)更好或者等于鎳循環(huán)更好或者等于鎳氫電池氫電池各種壽命循環(huán)測試各種壽命循環(huán)測試的結果已經(jīng)證實的結果已經(jīng)證實PERFORMANCE性能性能PERFORMANCE SAFETY ECONOMICAL 性能性能 安全安全經(jīng)濟經(jīng)濟UB12 Module StatisticsUB12 型超級電池模塊的統(tǒng)計數(shù)據(jù)型超級電池模塊的統(tǒng)計數(shù)據(jù) Honda Insight HEV Demonstration with Furukawa UltraBattery裝有古河超級電

14、池的本田裝有古河超級電池的本田Insight混合動力汽車的運行示范混合動力汽車的運行示范Completed 140,000+ miles without conditioning!電池在沒有任何維護的情況下完成電池在沒有任何維護的情況下完成140,000多英里的駕程！多英里的駕程！Proof of Concept概念的論證概念的論證Two Retrofitted 2010 Honda Civics兩輛改型的兩輛改型的20102010本田思域本田思域Ecotality in Phoenix, AZ Replaced O.E. NiMH Pack with UltraBattery Pack亞亞利

15、桑那州利桑那州鳳鳳凰城的凰城的Ecotality 公司用超公司用超級電級電池池組組代替原裝的代替原裝的鎳氫電鎳氫電池池組組On-board battery monitoring system altered to work with new pack改動車載電池監(jiān)控系統(tǒng)以對新的電池組起作用改動車載電池監(jiān)控系統(tǒng)以對新的電池組起作用車Original Equipment NiMH Pack & Cell原裝鎳氫電池組與單體電池原裝鎳氫電池組與單體電池 PACK電電池池組組CELL單單體體電電池池11 modules (132 cells) 11個模塊個模塊(132只單體電池）只單體電池）158-v

16、olt pack 158伏的電池組伏的電池組1.2 V/cell nominal voltage 標稱電壓為標稱電壓為1.2V/單體電單體電池池5.5 Ah capacity (1 hour) 5.5Ah容量容量(1小時率小時率)UltraBattery Pack & Module 超級電池組與模塊超級電池組與模塊PACK電電池池組組14 modules (84 cells) 14個模塊個模塊(84只單格電池只單格電池)168-volt pack 168伏的電池組伏的電池組2.1 V/cell nominal voltage 標稱電壓為標稱電壓為2.1伏伏/單格電單格電 池池7.6 Ah ca

17、pacity (1 hour) 7.6 Ah容量容量(1小時率小時率)BATTERY電電池池Current Field Testing目前的現(xiàn)場試驗目前的現(xiàn)場試驗 Testing two 2010 Honda Civic Hybrids 試驗兩輛試驗兩輛2010本田思域混合動力汽車本田思域混合動力汽車 Test at East Penn Mfg. Co., Inc. and Phoenix, AZ. 在東賓制造與亞利桑那州的鳳凰城分別進行試驗在東賓制造與亞利桑那州的鳳凰城分別進行試驗Phoenix, AZ亞利桑那州的鳳凰城亞利桑那州的鳳凰城Vehicle Monitoring車輛監(jiān)測車輛監(jiān)測

18、East Penn東賓東賓 All battery voltages (and pack), temperature at top and bottom layer, current and gas mileage. 監(jiān)測所有電池監(jiān)測所有電池(與電池組與電池組)的電壓的電壓,頂層與底層的溫度頂層與底層的溫度,電流與電流與1加侖加侖汽油行駛的里程汽油行駛的里程 Monitored once per week using a standardized 3-mile drive cycle. 使用標準的使用標準的3-英里駕駛循環(huán)每星期監(jiān)測一次英里駕駛循環(huán)每星期監(jiān)測一次 Ecotality in Ph

19、oenix, AZ 亞利桑那州鳳凰城的亞利桑那州鳳凰城的Ecotality公司公司 Battery temp, pack/individual voltage, power, SOC and vehicle speed. 監(jiān)測電池溫度監(jiān)測電池溫度,電池組電池組/單只電池電壓單只電池電壓,功率功率,荷電狀態(tài)與車速荷電狀態(tài)與車速 Data downloaded once a month 每月下載一次數(shù)據(jù)每月下載一次數(shù)據(jù)Mild Hybrid Applications應用于微混動力汽車應用于微混動力汽車Early Life Module Variation電池在早期壽命時模塊電壓的變化Module

20、Variation 45,000 miles汽車行駛至45,000英里時模塊電壓的變化Reference: Karner, D., “Development and testing of an UltraBattery Equipped Honda Civic”, ALABC Project DP 1.8, ECOtality North America, 2011.Batteries voltage variation is reduced with age!隨著電池的老化,電池的電壓變化將減小!Typical EPM Hybrid Vehicle Pack Voltage Response

21、典型的典型的EPM混合動力汽車上電池組的電壓響應混合動力汽車上電池組的電壓響應Current EPM Hybrid Testing Details目前目前EPM混合動力汽車的測試細節(jié)混合動力汽車的測試細節(jié)Battery pack behind rear seat and in trunk在后座后面和后在后座后面和后備備箱內的箱內的電電池池組組Mileage: 32,000 (May12)行駛里程行駛里程:32,000 (至至2012年年5月月)Miles/Day: 115英里英里/天天:115Time to 100,000 miles:2 years行駛至行駛至100,000英里的時間英里的時

22、間:2年年Gas Mileage Obtained with 2010 Honda Civic Hybrid at EPM在在EPM駕駛駕駛2010本田思域混合動力汽車時本田思域混合動力汽車時1加侖汽油行駛的里程加侖汽油行駛的里程The car in Phoenix, AZ is averaging 44MPG!在亞利桑那州鳳凰城駕車平均每加侖汽油行駛在亞利桑那州鳳凰城駕車平均每加侖汽油行駛44英里英里!Other Prospective HEV Projects其他可能的混合動力汽車項目其他可能的混合動力汽車項目Bus Concept混合動力混合動力公交汽車公交汽車的概念車的概念車Motiv

23、e Power Applications作為動力電池的應用作為動力電池的應用 Developing hybrid switcher technology. 開發(fā)混合動力轉換技術開發(fā)混合動力轉換技術 Utilizes grid charging and regen braking 利用電網(wǎng)充電和再生制動利用電網(wǎng)充電和再生制動 Group 31 UltraBattery has been sent to The Pennsylvania State University for preliminary testing. 規(guī)格為規(guī)格為Group 31的超級電池已的超級電池已送往賓夕法尼亞州立大學進行

24、初送往賓夕法尼亞州立大學進行初期檢測期檢測Stationary Opportunities作為固定型電池的應用作為固定型電池的應用 Hampton (Australia) Wind Farm Operational 漢普頓漢普頓(澳大利亞澳大利亞)風力發(fā)電場風力發(fā)電場正在運轉正在運轉 FOA-36 (EPM) Regulation Services Live March 2012 FOA-36 (EPM) 電網(wǎng)調控設施，電網(wǎng)調控設施，2012年年3月投入使用月投入使用 PNM Arbitrage/Firming/Peak Shaving CUBs/CABs in place Live Oct.

25、 2011. PNM電網(wǎng)管理電網(wǎng)管理貯能貯能/穩(wěn)網(wǎng)穩(wěn)網(wǎng)/削峰削峰貨柜式超級電池貨柜式超級電池2011年年10月投入使月投入使用用WindSolarRenewable Variability Management可再生易變能源的管理可再生易變能源的管理Solar Management太陽能管理太陽能管理Wind Farm風力發(fā)電場風力發(fā)電場Demonstration Projects示范項目示范項目Wind Smoothing風能的平穩(wěn)控制風能的平穩(wěn)控制Hampton Wind Farm漢普頓風力發(fā)電場漢普頓風力發(fā)電場Energy Storage for Wind風能儲存風能儲存Solar Sm

26、oothing太陽能的平穩(wěn)控制太陽能的平穩(wěn)控制PNM Prosperity ProjectPNM的成功項目的成功項目Smoothing UltraBattery平平穩(wěn)穩(wěn)控制控制使用超使用超級電級電池池Cloud Cover Reduces the Output of the PV Array云云層層減少了光伏減少了光伏陣陣列的列的輸輸出出Battery Makes Up the Output Difference電電池彌池彌補補了了輸輸出的波出的波動動Shifting Advanced VRLA推移推移使用先使用先進進的的VRLA電電池池Battery Used to Shift Power

27、to a Higher Demand Point使用使用電電池將光伏池將光伏發(fā)電發(fā)電的的電電能推能推移至一天用移至一天用電電量量較較高的高的時時刻刻PNM Smoothing Functionality ProvenPNM的平穩(wěn)控制功能已經(jīng)的平穩(wěn)控制功能已經(jīng)證實證實Results to Date最新數(shù)據(jù)最新數(shù)據(jù)Regulation Services電網(wǎng)的調節(jié)設施電網(wǎng)的調節(jié)設施PJM Frequency RegulationPJM電網(wǎng)的頻率調整電網(wǎng)的頻率調整Portable 0.5MW CUBs and 1.5MW fixed building at EPM在在EPM的的0.5MW可移動貨柜式超級電池與可移動貨柜式超級電池與1.5MW的固定配電建筑的固定配電建筑BESSMasterController3.6 MW BES System for 3MW of Frequency Regulation3MW頻率調整設施所用的頻率調整設施所用的3.6MW BES系統(tǒng)系統(tǒng)3 MW Frequency Regulation Installed at EPM安裝在安裝在EPM的的3MW頻率調整設施頻率調整設施13.8 kVPJM Frequency Regulation ProjectPJM電網(wǎng)的頻率調整項目電網(wǎng)的