电储能智能电磁流量计电池材料选型技术探讨浅析

摘要：本文拟根据常见储能电池材料的性能参数，建立优化选型数学模型，为电储能电磁流量计电池材料的选型提供一套完整的理论技术体系。

为了贯彻落实集团公司提出的“碧水蓝天”的环保计划，以电代油势必成为修井作业设备的技术发展趋势。预计在“十三五”末期，胜利油田将实现50%以上的修井作业设备采用网电。开展电储能技术在油田作业设备中的应用研究可以解决网电作业设备需频繁拆装变压器带来的安全隐患，最大限度的发挥网电作业设备的节能优势。
通过对国内外不同类型的储能电池的材料特性、性能指标、应用成本等进行调研，结合电储能电磁流量计作业工况，对所调研的储能电池材料进行优选，为电储能电磁流量计电池材料的选型提供一套完整的理论技术体系。 1 储能电池材料性能分析
当 前 常 用 的 储 能 电 池 材 料 主 要 有 钴 酸 锂 、锰 酸 锂 、 磷 酸 铁 锂 、 三 元 材 料 （ N C M ） 、 三 元材 料 （ N C A ） 、 镍 酸 锂 等 [ 1 ] 。 电 池 单 体 容 量 结 余（120~200）mAh/g，循环寿命在500~4000次之间，能量密度在（80~220）Wh/kg。在单体容量、安全性、成本、循环寿命、能量密度等5个方面，对6种电池材料进行排序。（1）单体容量：镍酸锂＞三元材料（NCA）＞三元材料（NCM）＞磷酸铁锂＞钴酸锂＞锰酸锂；（2）安全性：磷酸铁锂＞锰酸锂＞三元材料（NCM）＞三元材料（NCA）＞钴酸锂＞镍酸锂；（3）成本：钴酸锂＞镍酸锂＞三元材料（NCM）＞三元材料（NCA）＞磷酸铁锂＞锰酸锂；（4）循环寿命：三元材料（NCM）＞三元材料（NCA）＞磷酸铁锂＞镍酸锂＞钴酸锂＞锰酸锂；（5）能量密度：镍酸锂＞三元材料（NCA）＞三元材料（NCM）＞钴酸锂＞磷酸铁锂＞锰酸锂。由此可以看出，每种材料都有不同的性能，依靠单一指标无法判断一种材料的优劣。

2 优化选型模型
根据双重比率分析法建立储能电池材料优化数学模型：其中，功能比重＝项目功能得分/总功能得分，成本比重＝项目成本/总成本，功能成本平均比＝（功能比重+成本比重）/2。
结合储能电池材料性能分析可知，安全性、循环寿命、能量密度、容量为功能指数，成本为成本指数，根据价值指数的数学模型计算结果，可以判断价值指数最大的材料为数学模型的目标值，即最优材料。

3 结束语
电储能电磁流量计在野外工作，环境温差较大，对设备安全性要求较高，可完成检泵、打捞落物作业及封井作业等工作。通过建立电储能电磁流量计专家评价系统，对安全性、循环寿命、能量密度、容量和成本的权重指数进行分配。[安全性，循环寿命，能量密度，容量，成本]=[0.39，0.16，0.15，0.08，0.22]。将不同储能电池材料的性能指数代入优化选型数学模型，可以计算出各材料的价值指数。根据计算，最终确定磷酸铁锂为最优储能电池材料。