Batériový systém je jadrom celého systému skladovania energie, ktorý sa skladá zo stoviek alebo tisícok jednotlivých článkov zapojených sériovo a paralelne. Nekonzistentnosť batérie sa týka najmä nekonzistentnosti parametrov, ako je kapacita batérie, vnútorný odpor a teplota. Keď sa nekonzistentné batérie používajú v sérii a paralelne, nastanú nasledujúce problémy:
1) Strata dostupnej kapacity
V systéme skladovania energie sú jednotlivé články zapojené do série a paralelne, aby vytvorili batériový box, a batériové boxy sú zapojené sériovo a paralelne, aby vytvorili batériový blok. Viaceré batériové klastre sú priamo paralelne pripojené k tej istej DC prípojnici. Dôvody straty dostupnej kapacity v dôsledku nekonzistentnosti batérie zahŕňajú nekonzistentné sériové pripojenie a nekonzistentné paralelné pripojenie.
· Strata nekonzistentnosti série batérií
Podľa princípu suda závisí sériová kapacita batériového systému od jedného článku s najmenšou kapacitou. Kvôli nezrovnalostiam, ako sú rozdiely v samotných jednotlivých článkoch a teplotné rozdiely, je dostupná kapacita každého jednotlivého článku odlišná. Články s malou kapacitou sa pri nabíjaní najskôr plnia a pri vybíjaní sa najskôr vybíjajú, čo obmedzuje nabíjaciu kapacitu ostatných jednotlivých článkov v systéme batérie. Vybíjacia kapacita spôsobuje zníženie dostupnej kapacity batériového systému. Bez efektívneho riadenia vyváženia sa so zvyšujúcim sa prevádzkovým časom zvýši útlm a diferenciácia kapacity jednotlivých článkov, čím sa ďalej urýchli pokles dostupnej kapacity batériového systému.
· Strata nekonzistentnosti paralelného pripojenia klastra batérie
Keď sú zhluky batérií priamo zapojené paralelne, po nabití a vybití dôjde k javu cirkulácie. Napätia každého zoskupenia batérií sú nútené vyrovnávať sa. Keď je skupina batérií s menším vnútorným odporom úplne nabitá alebo vybitá, ostatné skupiny batérií sa musia prestať nabíjať a vybíjať, čo spôsobí nabíjanie medzi skupinami batérií. Nespokojnosť a neschopnosť vybiť batériu spôsobí stratu kapacity batérie a zvýšenie teploty, urýchli rozpad batérie a zníži dostupnú kapacitu batériového systému. Navyše v dôsledku malého vnútorného odporu batérie, aj keď je rozdiel napätia medzi klastrami v dôsledku nekonzistencie len niekoľko voltov, nerovnomerný tok prúdu medzi klastrami bude veľmi veľký. Ako je uvedené v nameraných údajoch elektrárne v tabuľke nižšie, rozdiel v nabíjacom prúde dosahuje 75A (odchýlka dosahuje 42% v porovnaní s teoretickou priemernou hodnotou) a odchýlka prúdu spôsobí prebitie a nadmerné vybitie v niektorých zhlukoch batérií; výrazne to ovplyvní účinnosť nabíjania a vybíjania, životnosť batérie a dokonca povedie k vážnym bezpečnostným nehodám.
2) Teplotná nekonzistentnosť spôsobuje zrýchlenú diferenciáciu jednotlivých buniek a skrátenie životnosti
Teplota je najdôležitejším faktorom ovplyvňujúcim životnosť skladovania energie. Keď vnútorná teplota zásobníka energie stúpne o 15°C, životnosť systému sa skráti o viac ako polovicu. Lítiové batérie vytvárajú počas procesu nabíjania a vybíjania veľa tepla. Nadmerné teplotné rozdiely v jednotlivých článkoch spôsobia ďalšie zvyšovanie vnútorného odporu, kapacity atď., čo vedie k zrýchlenej diferenciácii jednotlivých článkov, skracuje životnosť batériového systému a dokonca spôsobuje bezpečnostné riziká.
Ako sa vysporiadať s nekonzistentnosťou akumulátorov energie?
Nekonzistentnosť batérií je hlavnou príčinou mnohých problémov v súčasných systémoch skladovania energie. Hoci je ťažké odstrániť nekonzistenciu batérie kvôli chemickým vlastnostiam batérie a vplyvu prostredia aplikácie, je možné integrovať digitálnu technológiu, technológiu výkonovej elektroniky a technológiu skladovania energie a využiť ovládateľnosť technológie výkonovej elektroniky na minimalizáciu vplyvu nekonzistencie lítiovej batérie, čo môže výrazne zvýšiť dostupnú kapacitu systému na ukladanie energie a zlepšiť bezpečnosť systému.
1) Technológia aktívnej ekvalizácie Eitai monitoruje napätie a teplotu každého jednotlivého článku v reálnom čase, aby sa eliminoval problém nekonzistentnosti sériového zapojenia batérie a zvýšila sa dostupná kapacita systému skladovania energie o viac ako 20 % počas jeho životného cyklu.
2) V elektrickom dizajne systému na ukladanie energie Eitai je každý batériový klaster riadený individuálne pre nabíjanie a vybíjanie a batériové klastre nie sú zapojené paralelne, čo zabraňuje problémom s obehom spôsobeným jednosmerným paralelným pripojením a efektívne zlepšuje dostupnú kapacitu systému.
3) Presná regulácia teploty na predĺženie životnosti systému skladovania energie
Teplota každého jednotlivého článku sa zhromažďuje a monitoruje v reálnom čase. Prostredníctvom trojúrovňovej tepelnej simulácie CFD a veľkého množstva experimentálnych údajov je tepelný návrh batériového systému optimalizovaný tak, aby maximálny teplotný rozdiel jednotlivých článkov v batériovom systéme bol menší ako 5 °C, čím sa rieši problém diferenciácie jednotlivých článkov spôsobených nekonzistentnou teplotou.
EN
