Онаккумуляторная системаявляется ядром всей системы хранения энергии, состоящей из сотен цилиндрических ячеек илипризматические клеткиПри последовательном и параллельном соединении. Нестабильность характеристик аккумуляторных батарей в основном связана с несоответствием таких параметров, как емкость батареи, внутреннее сопротивление и температура. При последовательном и параллельном соединении батарей с такими нестабильными характеристиками возникают следующие проблемы:

1. Потеря доступной мощности

В системах хранения энергии отдельные элементы соединяются последовательно и параллельно, образуя батарейный блок; батарейные блоки соединяются последовательно и параллельно, образуя батарейный кластер; а несколько батарейных кластеров напрямую подключаются к одной и той же шине постоянного тока параллельно. Причинами нестабильности батарей, приводящей к потере полезной емкости, являются несоответствие последовательного и параллельного соединений.

•Потери из-за несогласованности последовательного соединения батарей
Согласно принципу бочкообразного разряда, последовательная емкость аккумуляторной системы зависит от единственного аккумулятора с наименьшей емкостью. Из-за неоднородности самих аккумуляторов, разницы температур и других факторов полезная емкость каждого из них будет различной. Аккумулятор с малой емкостью полностью заряжается при зарядке и разряжается при разрядке, что ограничивает зарядку других аккумуляторов в системе. Разрядная емкость приводит к снижению доступной емкости аккумуляторной системы. Без эффективного сбалансированного управления с увеличением времени работы ослабление и дифференциация емкости отдельных аккумуляторов будут усиливаться, и доступная емкость аккумуляторной системы будет еще больше снижаться.

• Потеря согласованности параллельного соединения кластеров батарей

При прямом параллельном соединении аккумуляторных блоков после зарядки и разрядки возникает явление циркулирующего тока, и напряжения каждого блока вынужденно уравновешиваются. Недостаток и неисчерпаемый разряд приводят к потере емкости батарей и повышению температуры, ускоряют износ батарей и снижают доступную емкость аккумуляторной системы.

Кроме того, из-за малого внутреннего сопротивления батареи, даже если разница напряжений между кластерами, вызванная несоответствием, составляет всего несколько вольт, неравномерность тока между кластерами будет значительной. Как показано в измеренных данных электростанции в таблице ниже, разница зарядного тока достигает 75 А (по сравнению с теоретическим средним значением отклонение составляет 42%), и это отклонение тока приведет к перезаряду и переразряду в некоторых кластерах батарей; это значительно повлияет на эффективность зарядки и разрядки, срок службы батареи и даже может привести к серьезным авариям.

2. Ускоренная дифференциация и сокращение продолжительности жизни отдельных клеток, вызванные непостоянной температурой.

Температура является наиболее важным фактором, влияющим на срок службы системы хранения энергии. При повышении внутренней температуры системы хранения энергии на 15 °C срок ее службы сокращается более чем вдвое. Литиевая батарея выделяет много тепла в процессе зарядки и разрядки, а разница температур отдельных батарей еще больше увеличивает несоответствие внутреннего сопротивления и емкости, что приводит к ускоренному расслоению отдельных батарей, сокращению срока службы системы и даже создает угрозу безопасности.

Как справиться с нестабильной работой аккумуляторных батарей?

Нестабильность характеристик батарей является основной причиной многих проблем в современных системах хранения энергии. Хотя устранить нестабильность характеристик батарей сложно из-за их химических свойств и влияния условий эксплуатации, цифровые технологии, силовая электроника и технологии хранения энергии могут быть интегрированы для использования электроэнергии. Управляемость электронных технологий минимизирует влияние нестабильности характеристик литиевых батарей, что может значительно увеличить полезную емкость систем хранения энергии и повысить безопасность системы.

• Технология активной балансировки отслеживает напряжение и температуру каждой отдельной батареи в режиме реального времени, максимально устраняет несоответствия в последовательном соединении батарей и увеличивает доступную емкость системы хранения энергии более чем на 20% на протяжении всего жизненного цикла.

• При проектировании электрической системы хранения энергии управление зарядом и разрядом каждого блока батарей осуществляется отдельно, а блоки батарей не соединяются параллельно, что позволяет избежать проблем с циркуляцией, вызванных параллельным подключением постоянного тока, и эффективно повысить доступную емкость системы.

•Точный контроль температуры для продления срока службы системы хранения энергии.

Температура каждой отдельной ячейки собирается и контролируется в режиме реального времени. С помощью трехуровневого CFD-моделирования тепловых процессов и большого объема экспериментальных данных оптимизирована тепловая конструкция аккумуляторной системы, благодаря чему максимальная разница температур между отдельными ячейками системы составляет менее 5 °C, и решена проблема дифференциации отдельных ячеек, вызванная несоответствием температур.

Если вам требуется изготовление литиевых батарей по индивидуальному заказу в соответствии со специальными требованиями, обращайтесь в команду LIAO за более подробной информацией.