Důležitost konzistence baterie

Nekonzistence akumulátorů energie se týká především nekonzistence parametrů, jako je kapacita baterie, vnitřní odpor a teplota. Naše každodenní zkušenost je taková, že když se zapojí dvě suché baterie v kladném a záporném směru, baterka se rozsvítí a na konzistenci nebereme zřetel. Jakmile se však baterie ve velkém používají v systémech skladování energie, není situace tak jednoduchá. Při použití nekonzistentních baterií v sérii a paralelně nastanou následující problémy:

1. Ztráta dostupné kapacity

V systému akumulace energie jsou bateriové články (tj. bateriové články) zapojeny do série, aby vytvořily bateriovou sadu, a bateriové sady jsou zapojeny do série, aby vytvořily bateriový blok. Více bateriových clusterů je přímo paralelně připojeno ke stejné DC sběrnici. Mezi důvody ztráty dostupné kapacity v důsledku nekonzistence buněk patří sériová nekonzistence a paralelní nekonzistence.

(1) Ztráta nekonzistence série baterií:

Kvůli nesrovnalostem, jako jsou rozdíly v samotných bateriových článcích a teplotní rozdíly mezi bateriovými sadami, bude SOC (zbývající výkon) každé bateriové sady různý. Dokud je jedna baterie plná/vybitá, všechny baterie ve skupině se přestanou nabíjet a vybíjet.

Obrázek 1. Nekonzistence baterie způsobuje nesoulad sériové kapacity

(2) Ztráta nekonzistence paralelního připojení clusteru baterie:

Poté, co jsou bateriové sady přímo paralelně zapojeny do bateriových klastrů, napětí každého bateriového klastru je nuceno být vyváženo. Když je blok akumulátorů s menším vnitřním odporem plně nabitý nebo vybitý, ostatní bloky akumulátorů se musí přestat nabíjet a vybíjet, což má za následek, že blok akumulátorů nebude plně nabit nebo zcela vybit.

Obrázek 2 Rozdíl proudu při vybíjení více skupin baterií paralelně

Navíc, vzhledem k malému vnitřnímu odporu baterie, i když rozdíl napětí mezi jednotlivými shluky způsobený nekonzistencí je jen několik voltů, bude nerovnoměrný proud mezi shluky velmi velký. Jak ukazují naměřená data elektrárny v tabulce níže, rozdíl nabíjecího proudu dosahuje 75A (odchylka je 42 % oproti teoretické průměrné hodnotě). Odchylka proudu způsobí přebití a nadměrné vybití v některých skupinách baterií. Velmi ovlivňuje účinnost nabíjení a vybíjení, životnost baterie a dokonce způsobuje vážné bezpečnostní nehody.

Tabulka 1 Naměřená data elektrárny

2. Zkrácená životnost systému skladování energie

Teplota je nejkritičtějším faktorem ovlivňujícím životnost akumulace energie. Když se vnitřní teplota systému skladování energie zvýší o 15 stupňů, životnost zásobníku energie se zkrátí o více než polovinu. Lithium-iontové baterie generují během procesu nabíjení a vybíjení velké množství tepla. Kvůli nekonzistentnímu vnitřnímu odporu jednotlivých článků bude rozložení teploty uvnitř systému skladování energie nerovnoměrné, bude se zvyšovat stárnutí baterie a míra útlumu a v konečném důsledku se zkrátí životnost systému skladování energie.

Je vidět, že teplotní nekonzistence baterie v systému skladování energie je důležitým faktorem ovlivňujícím výkon systému skladování energie. Sníží to dostupnou kapacitu systému skladování energie, zkrátí životnost systému skladování energie a dokonce způsobí bezpečnostní rizika.

Jak se vypořádat s nekonzistencí akumulátorů energie?

Nekonzistence článků baterie se tvoří během výrobního procesu a prohlubuje se během používání. Čím slabší jsou bateriové články ve stejném bateriovém bloku, tím jsou slabší a tím slabší. Přestože však neexistují zcela konzistentní bateriové články, je možné integrovat digitální technologii, technologii výkonové elektroniky a technologii skladování energie a využít ovladatelnost technologie výkonové elektroniky k minimalizaci dopadu nekonzistence lithiových baterií. V reakci na problémy způsobené nekonzistentností analyzovanou v předchozím článku uvedli někteří výrobci na trh řetězcové systémy pro ukládání energie, které mají vlastnosti rafinovaného řízení energie a distribuované regulace teploty a lze je použít k léčbě příznaků:

(1) Rafinované řízení pro zvýšení dostupné kapacity

Ve srovnání s tradičním PCS, který spravuje více než 1,{1}} až 2,{3}} články, systém ukládání energie řetězce zvyšuje přesnost správy buněk na více než tucet, což je asi 100krát více. S ohledem na sériový nesoulad mezi bateriovými sadami je optimalizátor navržen tak, aby dosáhl samostatného řízení nabíjení a vybíjení pro každou baterii. Když jednotka bateriových zdrojů dosáhne nastavené prahové hodnoty, jednotka bateriových zdrojů se vynechá a ostatní baterie se mohou nadále nabíjet a vybíjet, aniž by se navzájem ovlivňovaly, čímž se maximalizuje využití kapacity baterie.

Současně je každý cluster baterií vybaven inteligentním ovladačem clusteru, aby se zabránilo dopadu nekonzistence baterie způsobené přímým paralelním připojením, takže nabíjecí a vybíjecí proud každého clusteru lze přesně řídit s chybou menší než 1 % . Tím se zabrání nesouladu mezi clustery a skutečně se realizuje nezávislé řízení nabíjení a vybíjení mezi clustery baterií, eliminuje se generování oběhu a dále se zlepšuje kapacita a bezpečnost systému.

(2) Distribuovaná regulace teploty pro prodloužení životnosti systému skladování energie

Tradiční zásobníky energie jsou vybaveny 1-2 centralizovanými klimatizačními jednotkami a využívají podélné vzduchové kanály pro odvod tepla. Délka vzduchovodu je asi 6 metrů až 12 metrů. Vzhledem k dlouhému kanálu pro odvod tepla nelze zaručit stálost teploty každého bateriového bloku a bateriového bloku.

Obrázek 3 Tradiční struktura centralizovaného odvodu tepla

Řetězcové skladování energie využívá distribuovaný odvod tepla na úrovni clusteru, přičemž místo centralizované klimatizace používá distribuovanou klimatizaci. Každá skupina baterií může odvádět teplo nezávisle a rovnoměrně a délka vzduchového potrubí je menší než 1 metr, což výrazně zlepšuje účinnost odvodu tepla a zabraňuje teplotním rozdílům způsobeným fyzickým umístěním. Současně baterie chytře využívá bionický patentovaný kanál pro odvod tepla ve tvaru stromu k úpravě délky a vzdálenosti každého kanálu baterie, takže chladicí množství procházející každým článkem baterie je co nejkonzistentnější a snižuje teplotu. nekonzistence každého povrchu každého článku baterie.

Obrázek 4 Schéma struktury distribuovaného rozptylu tepla

Nekonzistence baterií je hlavní příčinou mnoha problémů v současných systémech skladování energie. Vzhledem k chemickým vlastnostem baterií a vlivu aplikačního prostředí je však obtížné odstranit nekonzistenci baterií. Řetězový systém ukládání energie značně oslabuje požadavky systému na konzistenci baterií prostřednictvím ovladatelnosti výkonové elektroniky a digitální technologie, což může výrazně zvýšit dostupnou kapacitu systému pro ukládání energie a zlepšit bezpečnost systému.