Οσύστημα μπαταριώνείναι ο πυρήνας ολόκληρου του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας, που αποτελείται από εκατοντάδες κυλινδρικά στοιχεία ήπρισματικά κύτταρασε σειρά και παράλληλα. Η ασυνέπεια των μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας αναφέρεται κυρίως στην ασυνέπεια παραμέτρων όπως η χωρητικότητα της μπαταρίας, η εσωτερική αντίσταση και η θερμοκρασία. Όταν χρησιμοποιούνται μπαταρίες με ασυνέπειες σε σειρά και παράλληλα, θα προκύψουν τα ακόλουθα προβλήματα:

1. Απώλεια διαθέσιμης χωρητικότητας

Στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, τα μεμονωμένα στοιχεία συνδέονται σε σειρά και παράλληλα για να σχηματίσουν ένα κουτί μπαταρίας, τα κουτιά των μπαταριών συνδέονται σε σειρά και παράλληλα για να σχηματίσουν ένα σύμπλεγμα μπαταριών και πολλαπλά συμπλέγματα μπαταριών συνδέονται απευθείας στον ίδιο ζυγό DC παράλληλα. Οι αιτίες της ασυνέπειας των μπαταριών που οδηγεί σε απώλεια αξιοποιήσιμης χωρητικότητας περιλαμβάνουν την ασυνέπεια σε σειρά και την ασυνέπεια σε παράλληλη σύνδεση.

• Απώλεια ασυνέπειας σειράς μπαταριών
Σύμφωνα με την αρχή του βαρελιού, η σειριακή χωρητικότητα του συστήματος μπαταριών εξαρτάται από τη μία μπαταρία με τη μικρότερη χωρητικότητα. Λόγω της ασυνέπειας της ίδιας της μίας μπαταρίας, της διαφοράς θερμοκρασίας και άλλων ασυνεπειών, η αξιοποιήσιμη χωρητικότητα κάθε μίας μπαταρίας θα είναι διαφορετική. Η μία μπαταρία με μικρή χωρητικότητα φορτίζεται πλήρως κατά τη φόρτιση και αδειάζει κατά την εκφόρτιση, γεγονός που περιορίζει τη φόρτιση άλλων μεμονωμένων μπαταριών στο σύστημα μπαταριών. Η χωρητικότητα εκφόρτισης, με αποτέλεσμα τη μείωση της διαθέσιμης χωρητικότητας του συστήματος μπαταριών. Χωρίς αποτελεσματική ισορροπημένη διαχείριση, με την αύξηση του χρόνου λειτουργίας, η εξασθένηση και η διαφοροποίηση της χωρητικότητας της μίας μπαταρίας θα ενταθούν και η διαθέσιμη χωρητικότητα του συστήματος μπαταριών θα επιταχύνει περαιτέρω τη μείωση.

• Απώλεια παράλληλης ασυνέπειας συμπλέγματος μπαταριών

Όταν τα συμπλέγματα μπαταριών συνδέονται απευθείας παράλληλα, θα υπάρχει ένα φαινόμενο κυκλοφορούντος ρεύματος μετά τη φόρτιση και την εκφόρτιση και οι τάσεις κάθε συμπλέγματος μπαταριών θα αναγκαστούν να εξισορροπηθούν. Η δυσαρέσκεια και η ανεξάντλητη εκφόρτιση θα προκαλέσουν απώλεια χωρητικότητας μπαταρίας και αύξηση της θερμοκρασίας, θα επιταχύνουν την αποσύνθεση της μπαταρίας και θα μειώσουν τη διαθέσιμη χωρητικότητα του συστήματος μπαταριών.

Επιπλέον, λόγω της μικρής εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας, ακόμη και αν η διαφορά τάσης μεταξύ των συστοιχιών που προκαλείται από ασυνέπεια είναι μόνο λίγα βολτ, το ανομοιόμορφο ρεύμα μεταξύ των συστοιχιών θα είναι μεγάλο. Όπως φαίνεται στα μετρούμενα δεδομένα ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας στον παρακάτω πίνακα, η διαφορά στο ρεύμα φόρτισης φτάνει τα 75A (σε σύγκριση με τον θεωρητικό μέσο όρο, η απόκλιση είναι 42%) και το ρεύμα απόκλισης θα οδηγήσει σε υπερφόρτιση και υπερεκφόρτιση σε ορισμένα συστοιχίες μπαταριών. Θα επηρεάσει σημαντικά την απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης, τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και θα οδηγήσει ακόμη και σε σοβαρά ατυχήματα ασφαλείας.

2. Επιταχυνόμενη διαφοροποίηση και μειωμένη διάρκεια ζωής μεμονωμένων κυττάρων που προκαλείται από ασυνεπή θερμοκρασία

Η θερμοκρασία είναι ο πιο κρίσιμος παράγοντας που επηρεάζει τη διάρκεια ζωής του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας. Όταν η εσωτερική θερμοκρασία του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας αυξηθεί κατά 15°C, η διάρκεια ζωής του συστήματος θα μειωθεί κατά περισσότερο από το μισό. Η μπαταρία λιθίου θα παράγει πολλή θερμότητα κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης και η διαφορά θερμοκρασίας της μίας μπαταρίας θα αυξήσει περαιτέρω την ασυνέπεια της εσωτερικής αντίστασης και της χωρητικότητας, γεγονός που θα οδηγήσει σε επιταχυνόμενη διαφοροποίηση της μίας μπαταρίας, θα μειώσει τη διάρκεια ζωής του συστήματος μπαταρίας και θα προκαλέσει ακόμη και κινδύνους για την ασφάλεια.

Πώς να αντιμετωπίσετε την ασυνέπεια των μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας;

Η ασυνέπεια των μπαταριών αποτελεί τη βασική αιτία πολλών προβλημάτων στα τρέχοντα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Παρόλο που η ασυνέπεια των μπαταριών είναι δύσκολο να εξαλειφθεί λόγω των χημικών χαρακτηριστικών των μπαταριών και των επιπτώσεων του περιβάλλοντος εφαρμογής, η ψηφιακή τεχνολογία, η τεχνολογία ηλεκτρονικών ισχύος και η τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να ενσωματωθούν για τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας. Η δυνατότητα ελέγχου της ηλεκτρονικής τεχνολογίας ελαχιστοποιεί τον αντίκτυπο των ασυνέπειας των μπαταριών λιθίου, γεγονός που μπορεί να αυξήσει σημαντικά την αξιοποιήσιμη χωρητικότητα των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας και να βελτιώσει την ασφάλεια του συστήματος.

•Η τεχνολογία ενεργής εξισορρόπησης παρακολουθεί την τάση και τη θερμοκρασία κάθε μεμονωμένης μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο, εξαλείφει στο μέγιστο την ασυνέπεια της σειριακής σύνδεσης της μπαταρίας και αυξάνει τη διαθέσιμη χωρητικότητα του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας κατά περισσότερο από 20% σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής.

•Στον ηλεκτρικό σχεδιασμό του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας, η διαχείριση φόρτισης και εκφόρτισης κάθε συστοιχίας μπαταριών πραγματοποιείται ξεχωριστά και οι συστοιχίες μπαταριών δεν συνδέονται παράλληλα, γεγονός που αποφεύγει το πρόβλημα κυκλοφορίας που προκαλείται από την παράλληλη σύνδεση του DC και βελτιώνει αποτελεσματικά τη διαθέσιμη χωρητικότητα του συστήματος.

• Ακριβής έλεγχος θερμοκρασίας για παράταση της διάρκειας ζωής του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας

Η θερμοκρασία κάθε μεμονωμένου στοιχείου συλλέγεται και παρακολουθείται σε πραγματικό χρόνο. Μέσω θερμικής προσομοίωσης CFD τριών επιπέδων και μιας μεγάλης ποσότητας πειραματικών δεδομένων, ο θερμικός σχεδιασμός του συστήματος μπαταρίας βελτιστοποιείται, έτσι ώστε η μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των μεμονωμένων στοιχείων του συστήματος μπαταρίας να είναι μικρότερη από 5 °C, και να λύνεται το πρόβλημα της διαφοροποίησης μεμονωμένων στοιχείων που προκαλείται από ασυνέπεια θερμοκρασίας.

Θέλετε να παράγετε προσαρμοσμένη μπαταρία λιθίου σύμφωνα με ειδικές απαιτήσεις; Καλώς ήρθατε να συμβουλευτείτε την ομάδα LIAO για περισσότερες λεπτομέρειες.