Pomen konsistence baterije

Nekonsistentnost baterij za shranjevanje energije se nanaša predvsem na nedoslednost parametrov, kot so zmogljivost baterije, notranji upor in temperatura. Naša vsakodnevna izkušnja je, da ko sta dve suhi bateriji povezani v pozitivni in negativni smeri, bo svetilka zasvetila in ne upoštevamo doslednosti. Ko pa se baterije začnejo uporabljati v velikem obsegu v sistemih za shranjevanje energije, situacija ni tako preprosta. Pri zaporedni in vzporedni uporabi neskladnih baterij se bodo pojavile naslednje težave:

1. Izguba razpoložljive zmogljivosti

V sistemu za shranjevanje energije so baterijske celice (tj. baterijske celice) zaporedno povezane v baterijski sklop, akumulatorski sklopi pa zaporedno povezani v baterijski grozd. Več baterijskih grozdov je neposredno povezanih vzporedno na isto vodilo DC. Razlogi za izgubo razpoložljive zmogljivosti zaradi neskladnosti celic vključujejo serijsko in vzporedno neskladnost.

(1) Izguba neskladnosti serije paketa baterij:

Zaradi nedoslednosti, kot so razlike v samih baterijskih celicah in temperaturne razlike med baterijskimi sklopi, bo SOC (preostala moč) vsakega baterijskega sklopa drugačen. Dokler je ena baterija polna/prazna, se bodo vse baterije v gruči prenehale polniti in prazniti.

Slika 1. Neskladnost baterije povzroča neusklajenost zmogljivosti serije

(2) Izguba nedoslednosti vzporedne povezave grozda baterij:

Potem ko so baterije neposredno vzporedno povezane v skupino baterij, so napetosti vsake skupine baterij prisiljene uravnotežiti. Ko je baterijski grozd z manjšim notranjim uporom popolnoma napolnjen ali izpraznjen, se morajo drugi akumulatorski grozdi prenehati polniti in prazniti, kar povzroči, da akumulatorski grozdi niso popolnoma napolnjeni ali popolnoma izpraznjeni.

Slika 2 Razlika toka med vzporednim praznjenjem več baterijskih grozdov

Poleg tega bo zaradi majhnega notranjega upora baterije neenakomeren tok med grozdi zelo velik, tudi če je napetostna razlika med posameznimi grozdi, ki jih povzroči nedoslednost, le nekaj voltov. Kot je prikazano v izmerjenih podatkih elektrarne v spodnji tabeli, razlika polnilnega toka doseže 75 A (odstopanje je 42% v primerjavi s teoretično povprečno vrednostjo). Deviacijski tok bo povzročil prenapolnjenost in prekomerno izpraznitev v nekaterih baterijskih skupinah. Močno vpliva na učinkovitost polnjenja in praznjenja, življenjsko dobo baterije in celo povzroči resne varnostne nesreče.

Tabela 1 Merjeni podatki elektrarne

2. Skrajšana življenjska doba sistema za shranjevanje energije

Temperatura je najbolj kritičen dejavnik, ki vpliva na življenjsko dobo hranilnika energije. Ko se notranja temperatura sistema za shranjevanje energije dvigne za 15 stopinj, se življenjska doba hranilnika energije skrajša za več kot polovico. Litij-ionske baterije med postopkom polnjenja in praznjenja proizvajajo veliko toplote. Zaradi nedoslednega notranjega upora posameznih celic bo porazdelitev temperature znotraj sistema za shranjevanje energije neenakomerna, staranje baterije in stopnja slabljenja se bosta povečala, na koncu pa se bo življenjska doba sistema za shranjevanje energije skrajšala.

Vidimo lahko, da je temperaturna neskladnost baterije v sistemu za shranjevanje energije pomemben dejavnik, ki vpliva na delovanje sistema za shranjevanje energije. To bo zmanjšalo razpoložljivo zmogljivost sistema za shranjevanje energije, skrajšalo življenjsko dobo sistema za shranjevanje energije in celo povzročilo nevarnosti za varnost.

Kako ravnati z nedoslednostjo baterij za shranjevanje energije?

Neskladnost baterijskih celic nastane med proizvodnim procesom in se poglobi med uporabo. Čim šibkejše so baterijske celice v istem paketu baterij, tem šibkejše so in tem šibkejše so. Čeprav ni popolnoma skladnih baterijskih celic, je mogoče integrirati digitalno tehnologijo, tehnologijo močnostne elektronike in tehnologijo shranjevanja energije ter uporabiti nadzor nad tehnologijo močnostne elektronike za zmanjšanje vpliva nedoslednosti litijeve baterije. Kot odgovor na težave, ki jih povzroča nedoslednost, analizirana v prejšnjem članku, so nekateri proizvajalci na trg lansirali nizke sisteme za shranjevanje energije, ki imajo značilnosti rafiniranega upravljanja z energijo in porazdeljenega nadzora temperature ter se lahko uporabljajo za zdravljenje simptomov:

(1) Izpopolnjeno upravljanje za povečanje razpoložljive zmogljivosti

V primerjavi s tradicionalnim PCS, ki upravlja več kot 1,000 do 2,000 celic, sistem za shranjevanje energije nizov izboljša natančnost upravljanja celic na več kot ducat, kar je približno 100-krat več. Glede na serijsko neusklajenost med baterijskimi paketi je optimizator zasnovan tako, da doseže ločeno upravljanje polnjenja in praznjenja za vsak baterijski sklop. Ko baterijski paket doseže nastavljeni prag, se akumulatorski paket zaobide, drugi akumulatorski paketi pa se lahko še naprej polnijo in praznijo, ne da bi vplivali drug na drugega, s čimer se maksimira uporaba zmogljivosti akumulatorja.

Hkrati je vsaka baterijska skupina opremljena z inteligentnim krmilnikom grozda, da se izogne ​​vplivu nedoslednosti baterije, ki jo povzroči neposredna vzporedna povezava, tako da je mogoče polnilni in praznilni tok vsake skupine natančno nadzorovati z napako, manjšo od 1 %. . S tem se izognete neusklajenosti med grozdi in resnično uresničite neodvisno upravljanje polnjenja in praznjenja med grozdi baterij, odpravite ustvarjanje kroženja in dodatno izboljšate zmogljivost in varnost sistema.

(2) Porazdeljeno krmiljenje temperature za podaljšanje življenjske dobe sistema za shranjevanje energije

Tradicionalni zabojniki za shranjevanje energije so opremljeni s 1-2 centraliziranimi klimatskimi napravami in uporabljajo vzdolžne zračne kanale za odvajanje toplote. Dolžina zračnega kanala je približno 6 metrov do 12 metrov. Zaradi dolgega kanala za odvajanje toplote ni mogoče zagotoviti konstantne temperature posameznega paketa baterij in sklopa baterij.

Slika 3 Tradicionalna centralizirana struktura za odvajanje toplote

Shranjevanje energije nizov uporablja porazdeljeno odvajanje toplote na ravni grozda, pri čemer uporablja porazdeljeno klimatsko napravo namesto centralizirane klimatske naprave. Vsaka baterijska skupina lahko neodvisno in enakomerno odvaja toploto, dolžina zračnega kanala pa je manjša od 1 metra, kar močno izboljša učinkovitost odvajanja toplote in preprečuje temperaturne razlike, ki jih povzroča fizična lokacija. Hkrati baterijski paket pametno uporablja bionski patentirani kanal za odvajanje toplote v obliki drevesa, da prilagodi dolžino in razdaljo vsakega kanala baterijske celice, tako da je količina hlajenja, ki jo prehaja vsaka baterijska celica, čim bolj dosledna, kar zmanjšuje temperaturo. nedoslednost vsake površine vsake baterijske celice.

Slika 4 Diagram strukture porazdeljene toplotne disipacije

Neskladnost baterije je glavni vzrok številnih težav v trenutnih sistemih za shranjevanje energije. Vendar pa je zaradi kemičnih lastnosti baterij in vpliva okolja uporabe neskladnost baterije težko odpraviti. Sistem za shranjevanje energije na nizu močno oslabi zahteve sistema glede konsistentnosti baterije s pomočjo krmiljenja močnostne elektronike in digitalne tehnologije, kar lahko močno poveča razpoložljivo zmogljivost sistema za shranjevanje energije in izboljša varnost sistema.