Importanța consistenței bateriei

Incoerența bateriilor de stocare a energiei se referă în principal la inconsecvența unor parametri precum capacitatea bateriei, rezistența internă și temperatura. Experiența noastră zilnică este că atunci când două baterii uscate sunt conectate în direcții pozitive și negative, lanterna se va aprinde și nu luăm în considerare consistența. Cu toate acestea, odată ce bateriile sunt folosite pe scară largă în sistemele de stocare a energiei, situația nu este atât de simplă. Când bateriile inconsistente sunt utilizate în serie și paralel, vor apărea următoarele probleme:

1. Pierderea capacității disponibile

În sistemul de stocare a energiei, celulele bateriei (adică celulele bateriei) sunt conectate în serie pentru a forma un pachet de baterii, iar pachetele de baterii sunt conectate în serie pentru a forma un grup de baterii. Mai multe grupuri de baterii sunt conectate direct în paralel la aceeași magistrală DC. Motivele pentru pierderea capacității disponibile din cauza inconsecvenței celulei includ inconsecvența seriei și inconsecvența paralelă.

(1) Incoerența seriei de pierdere a acumulatorului:

Datorită inconsecvențelor, cum ar fi diferențele dintre celulele bateriei în sine și diferențele de temperatură între baterii, SOC (puterea rămasă) a fiecărui pachet de baterii va fi diferit. Atâta timp cât un pachet de baterii este plin/gol, toate bateriile din cluster se vor opri din încărcare și descărcare.

Figura 1. Incoerența bateriei cauzează nepotrivirea capacității seriei

(2) Pierderea inconsecvenței conexiunii paralele a grupului de baterii:

După ce pachetele de baterii sunt conectate direct în paralel pentru a forma grupuri de baterii, tensiunile fiecărui grup de baterii sunt forțate să fie echilibrate. Când grupul de baterii cu rezistență internă mai mică este complet încărcat sau descărcat, celelalte grupuri de baterii trebuie să se oprească din încărcare și descărcare, rezultând că grupurile de baterii nu sunt complet încărcate sau descărcate complet.

Figura 2 Diferența de curent în timpul descărcării mai multor grupuri de baterii în paralel

În plus, datorită rezistenței interne mici a bateriei, chiar dacă diferența de tensiune între fiecare cluster cauzată de inconsecvență este de doar câțiva volți, curentul neuniform dintre clustere va fi foarte mare. După cum se arată în datele măsurate ale unei centrale electrice din tabelul de mai jos, diferența de curent de încărcare ajunge la 75A (abaterea este de 42% față de valoarea medie teoretică). Curentul de abatere va provoca supraîncărcare și supradescărcare în unele grupuri de baterii. Afectează foarte mult eficiența de încărcare și descărcare, durata de viață a bateriei și chiar provoacă accidente grave de siguranță.

Tabelul 1 Date măsurate ale unei centrale electrice

2. Scurtarea duratei de viață a sistemului de stocare a energiei

Temperatura este cel mai critic factor care afectează durata de viață a stocării energiei. Când temperatura internă a sistemului de stocare a energiei crește cu 15 grade, durata de viață a depozitului de energie se va scurta cu mai mult de jumătate. Bateriile litiu-ion generează multă căldură în timpul procesului de încărcare și descărcare. Datorită rezistenței interne inconsistente a celulelor individuale, distribuția temperaturii în interiorul sistemului de stocare a energiei va fi neuniformă, rata de îmbătrânire și atenuare a bateriei va crește, iar în cele din urmă durata de viață a sistemului de stocare a energiei va fi scurtată.

Se poate observa că inconsecvența temperaturii bateriei în sistemul de stocare a energiei este un factor important care afectează performanța sistemului de stocare a energiei. Va reduce capacitatea disponibilă a sistemului de stocare a energiei, va scurta durata de viață a sistemului de stocare a energiei și chiar va provoca pericole pentru siguranță.

Cum să faceți față inconsecvenței bateriilor de stocare a energiei?

Inconsistența celulelor bateriei se formează în timpul procesului de producție și se adâncește în timpul utilizării. Cu cât celulele bateriei din același pachet de baterii sunt mai slabe, cu atât sunt mai slabe și cu atât sunt mai slabe. Cu toate acestea, deși nu există celule de baterie complet consistente, este posibil să se integreze tehnologia digitală, tehnologia electronică de putere și tehnologia de stocare a energiei și să utilizați controlabilitatea tehnologiei electronice de putere pentru a minimiza impactul inconsecvenței bateriei cu litiu. Ca răspuns la problemele cauzate de inconsecvența analizată în articolul anterior, unii producători de pe piață au lansat sisteme de stocare a energiei în șir, care au caracteristicile unui management rafinat al energiei și al controlului distribuit al temperaturii, putând fi utilizați pentru tratarea simptomelor:

(1) Management rafinat pentru a crește capacitatea disponibilă

În comparație cu PCS-ul tradițional care gestionează mai mult de 1000 până la 2000 celule, sistemul de stocare a energiei șir îmbunătățește acuratețea managementului celulelor la mai mult de o duzină, ceea ce este de aproximativ 100 de ori mai mare. Având în vedere nepotrivirea seriei dintre pachetele de baterii, optimizatorul este conceput pentru a realiza o gestionare separată a încărcării și a descărcării pentru fiecare pachet de baterii. Când un acumulator atinge pragul setat, acumulatorul este ocolit, iar alte acumulatoare pot continua să se încarce și să se descarce fără a se afecta reciproc, maximizând utilizarea capacității bateriei.

În același timp, fiecare grup de baterii este echipat cu un controler inteligent de cluster pentru a evita impactul inconsecvenței bateriei cauzate de conexiunea paralelă directă, astfel încât curentul de încărcare și descărcare al fiecărui cluster poate fi controlat cu precizie cu o eroare mai mică de 1% . Acest lucru evită nepotrivirea dintre clustere și realizează cu adevărat un management independent de încărcare și descărcare între grupurile de baterii, elimină generarea de circulație și îmbunătățește și mai mult capacitatea și siguranța sistemului.

(2) Control distribuit al temperaturii pentru a prelungi durata de viață a sistemului de stocare a energiei

Containerele tradiționale de stocare a energiei sunt echipate cu 1-2 aparate de aer condiționat centralizate și folosesc canale longitudinale de aer pentru disiparea căldurii. Lungimea conductei de aer este de aproximativ 6 metri până la 12 metri. Datorită canalului lung de disipare a căldurii, consistența temperaturii fiecărui pachet de baterii și grup de baterii nu poate fi garantată.

Figura 3 Structura tradițională centralizată de disipare a căldurii

Stocarea de energie în șir folosește disiparea căldurii distribuite la nivel de cluster, folosind aer condiționat distribuit în loc de aer condiționat centralizat. Fiecare grup de baterii poate disipa căldura în mod independent și uniform, iar lungimea conductei de aer este mai mică de 1 metru, ceea ce îmbunătățește foarte mult eficiența de disipare a căldurii și evită diferența de temperatură cauzată de locația fizică. În același timp, acumulatorul folosește în mod inteligent conducta de disipare a căldurii patentată bionic în formă de copac pentru a regla lungimea și distanța fiecărei conducte pentru celulă a bateriei, astfel încât cantitatea de răcire transmisă de fiecare celulă a bateriei să fie cât mai consistentă, reducând temperatura. inconsecvența fiecărei suprafețe a fiecărei celule de baterie.

Figura 4 Diagrama structurii de disipare a căldurii distribuite

Incoerența bateriei este cauza principală a multor probleme în sistemele actuale de stocare a energiei. Cu toate acestea, din cauza caracteristicilor chimice ale bateriilor și a influenței mediului de aplicare, inconsecvența bateriei este dificil de eradicat. Sistemul de stocare a energiei string slăbește foarte mult cerințele sistemului pentru consistența bateriei prin controlabilitatea electronicii de putere și a tehnologiei digitale, care poate crește considerabil capacitatea disponibilă a sistemului de stocare a energiei și poate îmbunătăți siguranța sistemului.