O sistema de bateria é o núcleo de todo o sistema de armazenamento de energia, que é composto por centenas ou milhares de células individuais conectadas em série e paralelo. A inconsistência da bateria refere-se principalmente à inconsistência dos parâmetros, como capacidade da bateria, resistência interna e temperatura. Quando baterias inconsistentes são usadas em série e paralelo, os seguintes problemas ocorrerão:
1) Perda de capacidade disponível
No sistema de armazenamento de energia, células individuais são conectadas em série e paralelo para formar uma caixa de bateria, e as caixas de bateria são conectadas em série e paralelo para formar um cluster de baterias. Múltiplos clusters de baterias são conectados diretamente em paralelo à mesma barra de corrente contínua. As razões para a perda de capacidade disponível devido à inconsistência da bateria incluem conexões seriadas inconsistentes e conexões paralelas inconsistentes.
· Perda de inconsistência em série da bateria
De acordo com o princípio do tonel, a capacidade em série do sistema de bateria depende da célula individual com a menor capacidade. Devido a inconsistências, como diferenças nas próprias células individuais e diferenças de temperatura, a capacidade disponível de cada célula individual é diferente. As células com menor capacidade se enchem primeiro durante a carga e esvaziam primeiro durante a descarga, o que restringe a capacidade de carga de outras células individuais no sistema de bateria. A capacidade de descarga faz com que a capacidade disponível do sistema de bateria diminua. Sem um gerenciamento eficaz de balanceamento, à medida que o tempo de operação aumenta, o enfraquecimento e a diferenciação da capacidade das células individuais aumentarão, acelerando ainda mais a redução da capacidade disponível do sistema de bateria.
· Perda de inconsistência na conexão paralela do conjunto de baterias
Quando os blocos de bateria são conectados diretamente em paralelo, ocorrerá um fenômeno de circulação após a carga e descarga. As tensões de cada bloco de bateria são forçadas a se equilibrar. Quando o bloco de bateria com menor resistência interna está completamente carregado ou descarregado, outros blocos de bateria devem parar de carregar e descarregar, causando recarga entre os blocos de bateria. A insatisfação e a incapacidade de descarregar a bateria resultarão na perda da capacidade da bateria e no aumento da temperatura, acelerando o declínio da bateria e reduzindo a capacidade disponível do sistema de bateria. Além disso, devido à baixa resistência interna da bateria, mesmo que a diferença de voltagem entre os blocos, devido à inconsistência, seja de apenas alguns volts, o fluxo de corrente desigual entre os blocos será muito grande. Como mostrado nos dados medidos de uma usina na tabela abaixo, a diferença na corrente de carga atinge 75A (a desvio chega a 42% em comparação com o valor médio teórico), e a corrente de desvio causará supercarga e descarga excessiva em alguns blocos de bateria; isso afetará significativamente a eficiência de carga e descarga, a vida útil da bateria e pode até levar a graves acidentes de segurança.
2) Inconsistência de temperatura causa diferenciação acelerada de células individuais e vida útil reduzida
A temperatura é o fator mais crítico que afeta a vida do armazenamento de energia. Quando a temperatura interna do sistema de armazenamento de energia aumenta em 15°C, a vida útil do sistema será reduzida pela metade ou mais. Baterias de lítio geram muito calor durante o processo de carga e descarga. Diferenças excessivas de temperatura nas células individuais causarão aumentos adicionais na resistência interna, capacidade, etc., levando à diferenciação acelerada das células individuais, encurtando a vida útil cíclica do sistema de bateria e até causando riscos de segurança.
Como lidar com inconsistências nas baterias de armazenamento de energia?
A inconsistência da bateria é a causa raiz de muitos problemas nos sistemas atuais de armazenamento de energia. Embora seja difícil erradicar a inconsistência da bateria devido às características químicas da bateria e à influência do ambiente de aplicação, é possível integrar tecnologia digital, tecnologia eletrônica de potência e tecnologia de armazenamento de energia, e usar a controlabilidade da tecnologia eletrônica de potência para minimizar o impacto da inconsistência da bateria de lítio, o que pode aumentar significativamente a capacidade disponível do sistema de armazenamento de energia e melhorar a segurança do sistema.
1) A tecnologia de equalização ativa Eitai monitora em tempo real a voltagem e a temperatura de cada célula individual para eliminar o problema de inconsistência na conexão em série da bateria e aumentar a capacidade disponível do sistema de armazenamento de energia em mais de 20% ao longo de seu ciclo de vida.
2) No projeto elétrico do sistema de armazenamento de energia Eitai, cada cluster de baterias é gerenciado individualmente para carga e descarga, e os clusters de baterias não estão conectados em paralelo, o que evita o problema de circulação causado pela conexão paralela em corrente contínua (CC) e melhora eficazmente a capacidade disponível do sistema.
3) Controle preciso de temperatura para prolongar a vida do sistema de armazenamento de energia
A temperatura de cada célula única é coletada e monitorada em tempo real. Através de simulações térmicas CFD de três níveis e uma grande quantidade de dados experimentais, o design térmico do sistema de baterias é otimizado para que a diferença máxima de temperatura das células individuais no sistema de baterias seja inferior a 5°C, resolvendo o problema de diferenciação das células individuais causado por temperaturas inconsistentes.
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