Az akkumulátor konzisztenciájának fontossága

Az energiatároló akkumulátorok inkonzisztenciája főként az olyan paraméterek következetlenségére utal, mint az akkumulátor kapacitása, a belső ellenállás és a hőmérséklet. Napi tapasztalatunk az, hogy ha két szárazelemet pozitív és negatív irányba csatlakoztatunk, akkor a zseblámpa világít, és nem vesszük figyelembe az állandóságot. Ha azonban az akkumulátorokat nagy mennyiségben használják energiatároló rendszerekben, a helyzet nem ilyen egyszerű. Ha nem konzisztens akkumulátorokat használ sorosan és párhuzamosan, a következő problémák léphetnek fel:

1. A rendelkezésre álló kapacitás elvesztése

Az energiatároló rendszerben az akkumulátorcellák (azaz akkumulátorcellák) sorba kapcsolva egy akkumulátorcsomagot alkotnak, az akkumulátorcsomagokat pedig sorba kötve egy akkumulátorcsoportot alkotnak. Több akkumulátor klaszter közvetlenül párhuzamosan csatlakozik ugyanahhoz az egyenáramú buszhoz. A rendelkezésre álló kapacitás cella inkonzisztencia miatti elvesztésének okai közé tartozik a soros inkonzisztencia és a párhuzamos inkonzisztencia.

(1) Az akkumulátorcsomag sorozatának inkonzisztenciájának elvesztése:

Az olyan következetlenségek miatt, mint az akkumulátorcellák különbségei és az akkumulátorok közötti hőmérséklet-különbségek, az egyes akkumulátorok SOC-értéke (fennmaradó teljesítmény) eltérő lesz. Amíg az egyik akkumulátorcsomag tele/üres, a fürtben lévő összes akkumulátor leáll a töltés és a kisütés.

1. ábra: Az akkumulátor inkonzisztenciája sorozatkapacitás eltérést okoz

(2) Az akkumulátor klaszter párhuzamos csatlakozásának következetlensége:

Miután az akkumulátorcsomagokat közvetlenül párhuzamosan csatlakoztatták, hogy akkumulátorcsoportokat képezzenek, az egyes akkumulátorcsoportok feszültségeit ki kell egyensúlyozni. Amikor a kisebb belső ellenállású akkumulátorcsoport teljesen feltöltődik vagy lemerül, a többi akkumulátorcsoportnak le kell állítania a töltést és a kisütést, ami azt eredményezi, hogy az akkumulátorcsoportok nem töltődnek fel vagy merülnek le teljesen.

2. ábra Áramkülönbség több akkumulátorcsoport párhuzamos kisülése során

Ezen túlmenően, az akkumulátor kis belső ellenállása miatt, még ha az egyes klaszterek között az inkonzisztencia okozta feszültségkülönbség csak néhány volt, a klaszterek közötti egyenetlen áramerősség nagyon nagy lesz. Ahogy az alábbi táblázatban egy erőmű mért adatai is mutatják, a töltőáram-különbség eléri a 75A-t (az eltérés 42% az elméleti átlaghoz képest). Az eltérési áram túltöltést és túlkisülést okoz egyes akkumulátorcsoportokban. Nagymértékben befolyásolja a töltés és kisütés hatékonyságát, az akkumulátor élettartamát, sőt súlyos biztonsági baleseteket is okoz.

1. táblázat Egy erőmű mért adatai

2. Az energiatároló rendszer lerövidített élettartama

A hőmérséklet a legkritikusabb tényező, amely befolyásolja az energiatárolás élettartamát. Ha az energiatároló rendszer belső hőmérséklete 15 fokkal emelkedik, az energiatároló élettartama több mint felére rövidül. A lítium-ion akkumulátorok sok hőt termelnek a töltési és kisütési folyamat során. Az egyes cellák inkonzisztens belső ellenállása miatt az energiatároló rendszeren belüli hőmérséklet-eloszlás egyenetlen lesz, az akkumulátor öregedési és csillapítási sebessége nő, végső soron pedig lerövidül az energiatároló rendszer élettartama.

Látható, hogy az energiatároló rendszerben az akkumulátor hőmérsékleti inkonzisztenciája az energiatároló rendszer teljesítményét befolyásoló fontos tényező. Csökkenti az energiatároló rendszer rendelkezésre álló kapacitását, lerövidíti az energiatároló rendszer ciklusidejét, sőt biztonsági kockázatokat is okoz.

Hogyan kezeljük az energiatároló akkumulátorok inkonzisztenciáját?

Az akkumulátorcellák inkonzisztenciája a gyártási folyamat során alakul ki, és a használat során elmélyül. Minél gyengébbek az akkumulátorcellák ugyanabban az akkumulátorcsomagban, annál gyengébbek és annál gyengébbek. Azonban bár nincsenek teljesen konzisztens akkumulátorcellák, lehetséges a digitális technológia, a teljesítményelektronikai technológia és az energiatárolási technológia integrálása, valamint a teljesítményelektronikai technológia szabályozhatóságának felhasználása a lítiumelemek inkonzisztenciájának hatásának minimalizálása érdekében. Az előző cikkben elemzett inkonzisztencia okozta problémákra válaszul néhány gyártó a piacon olyan szálas energiatároló rendszereket dobott piacra, amelyek a finomított energiagazdálkodás és az elosztott hőmérsékletszabályozás jellemzőivel rendelkeznek, és a tünetek kezelésére használhatók:

(1) Kifinomult kezelés a rendelkezésre álló kapacitás növelése érdekében

A hagyományos PCS-hez képest, amely több mint 1,000–2,000 cellát kezel, a karakterlánc-energiatároló rendszer több mint egy tucatnyira javítja a cellakezelési pontosságot, ami körülbelül 100-szor nagyobb. Tekintettel az akkumulátorcsomagok közötti sorozatbeli eltérésekre, az optimalizálót úgy tervezték, hogy minden akkumulátorcsomaghoz külön töltés- és kisütés-kezelést biztosítson. Amikor egy akkumulátorcsomag eléri a beállított küszöbértéket, az akkumulátorcsomag kihagyásra kerül, és a többi akkumulátorcsomag folytathatja a töltést és a lemerülést anélkül, hogy befolyásolná egymást, maximalizálva az akkumulátorkapacitás kihasználását.

Ugyanakkor minden akkumulátor klaszter egy intelligens fürtvezérlővel van felszerelve, hogy elkerülje a közvetlen párhuzamos csatlakozás okozta akkumulátor inkonzisztencia hatását, így az egyes klaszterek töltő- és kisütési árama pontosan, 1%-nál kisebb hibával szabályozható. . Ez elkerüli a klaszterek közötti eltérést, és valóban független töltés- és kisütés-kezelést valósít meg az akkumulátorfürtök között, kiküszöböli a keringés kialakulását, és tovább javítja a rendszer kapacitását és biztonságát.

(2) Elosztott hőmérséklet-szabályozás az energiatároló rendszer élettartamának meghosszabbítása érdekében

A hagyományos energiatároló konténerek 1-2 központi légkondicionálóval vannak felszerelve, és hosszanti légcsatornákat használnak a hőelvezetéshez. A légcsatorna hossza körülbelül 6 méter és 12 méter között van. A hosszú hőelvezetési csatorna miatt nem garantálható az egyes akkumulátorcsomagok és akkumulátorcsoportok hőmérséklet-állandósága.

3. ábra Hagyományos központosított hőleadó szerkezet

A string energiatárolás klaszter szintű elosztott hőleadást használ, elosztott légkondicionálást használva a központi légkondicionáló helyett. Az egyes akkumulátorcsoportok egymástól függetlenül és egyenletesen oszlatják el a hőt, és a légcsatorna hossza kevesebb, mint 1 méter, ami nagymértékben javítja a hőelvezetési hatékonyságot és elkerüli a fizikai hely okozta hőmérséklet-különbséget. Ugyanakkor az akkumulátorcsomag okosan használja a fa alakú bionikus szabadalmaztatott hőelvezető csatornát az egyes akkumulátorcellák hosszának és távolságának beállításához, hogy az egyes akkumulátorcellákon áthaladó hűtési mennyiség a lehető legegyenletesebb legyen, csökkentve a hőmérsékletet. az egyes akkumulátorcellák felületeinek inkonzisztenciája.

4. ábra Elosztott hőleadás szerkezeti diagramja

Az akkumulátor inkonzisztenciája a jelenlegi energiatároló rendszerek számos problémájának kiváltó oka. Az akkumulátorok kémiai jellemzői és az alkalmazási környezet hatása miatt azonban az akkumulátor inkonzisztenciáját nehéz kiküszöbölni. A string energiatároló rendszer a teljesítményelektronika és a digitális technológia szabályozhatósága révén nagymértékben gyengíti a rendszer akkumulátorkonzisztenciára vonatkozó követelményeit, ami nagymértékben növelheti az energiatároló rendszer rendelkezésre álló kapacitását és javíthatja a rendszer biztonságát.