Các vấn đề không nhất quán và giải pháp cho pin lưu trữ năng lượng

Hệ thống pin là cốt lõi của toàn bộ hệ thống lưu trữ năng lượng, bao gồm hàng trăm hoặc hàng ngàn tế bào đơn được kết nối theo chuỗi và song song. Sự không nhất quán pin chủ yếu đề cập đến sự không nhất quán của các thông số như dung lượng pin, kháng cự bên trong và nhiệt độ. Khi pin không nhất quán được sử dụng theo chuỗi

1) Mất năng lực sẵn có

Trong hệ thống lưu trữ năng lượng, các tế bào đơn được kết nối theo chuỗi và song song để tạo thành một hộp pin, và các hộp pin được kết nối theo chuỗi và song song để tạo thành một cụm pin. Nhiều nhóm pin được kết nối trực tiếp song song với cùng một busbar DC. Lý do mất năng lượng có sẵn do không nhất quán pin bao gồm kết nối hàng loạt không nhất quán và kết nối song song không nhất quán.

· Mất sự không nhất quán của series pin

Theo nguyên tắc thùng, dung lượng hàng loạt của hệ thống pin phụ thuộc vào tế bào đơn với dung lượng nhỏ nhất. Do sự không nhất quán như sự khác biệt trong các tế bào riêng lẻ và sự khác biệt nhiệt độ, dung lượng có sẵn của mỗi tế bào riêng lẻ là khác nhau. Các tế bào có dung lượng nhỏ được lấp đầy trước khi sạc và trống trước khi xả, điều này hạn chế dung lượng sạc của các tế bào riêng lẻ khác trong hệ thống pin. Năng lượng xả làm cho công suất có sẵn của hệ thống pin giảm. Nếu không có quản lý cân bằng hiệu quả, khi thời gian hoạt động tăng, sự suy giảm và phân biệt của công suất pin đơn sẽ tăng lên, tăng thêm tốc độ giảm công suất có sẵn của hệ thống pin.

· Mất sự nhất quán của kết nối song song của bộ pin

Khi các nhóm pin được kết nối song song trực tiếp, một hiện tượng lưu thông sẽ xảy ra sau khi sạc và xả. Các điện áp của mỗi bộ pin đều phải được cân bằng. Khi bộ pin có kháng cự bên trong nhỏ hơn được sạc hoặc xả đầy, các bộ pin khác phải ngừng sạc và xả, gây ra sạc giữa các bộ pin. Sự không hài lòng và không thể xả pin sẽ gây ra mất công suất pin và tăng nhiệt độ, tăng tốc độ phân rã pin và giảm công suất có sẵn của hệ thống pin. Ngoài ra, do kháng điện bên trong nhỏ của pin, ngay cả khi sự khác biệt điện áp giữa các cụm do không nhất quán chỉ là một vài volt, dòng điện không đồng đều Như được hiển thị trong dữ liệu đo của một nhà máy điện trong bảng dưới đây, sự khác biệt trong điện sạc đạt 75A (Khái lệch đạt 42% so với giá trị trung bình lý thuyết), và dòng điện lệch sẽ gây quá tải và quá xả trong một số nhóm pin; nó sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả sạc và xả,

2) Sự không nhất quán nhiệt độ gây ra sự phân biệt nhanh chóng của các tế bào đơn và rút ngắn tuổi thọ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tuổi thọ của lưu trữ năng lượng. Khi nhiệt độ bên trong của hệ thống lưu trữ năng lượng tăng 15 °C, tuổi thọ của hệ thống sẽ được rút ngắn hơn một nửa. Sự khác biệt nhiệt độ quá mức trong các tế bào đơn sẽ gây ra sự gia tăng hơn nữa trong kháng cự nội bộ, dung lượng, v.v., dẫn đến sự phân biệt nhanh chóng của các tế bào đơn, rút ngắn tuổi thọ chu kỳ của hệ thống pin và thậm chí gây ra nguy cơ an toàn.

Làm thế nào để đối phó với sự không nhất quán của pin lưu trữ năng lượng?

Sự không nhất quán của pin là nguyên nhân gốc rễ của nhiều vấn đề trong các hệ thống lưu trữ năng lượng hiện tại. Mặc dù không nhất quán pin rất khó loại bỏ do đặc điểm hóa học của pin và ảnh hưởng của môi trường ứng dụng, nhưng có thể tích hợp công nghệ kỹ thuật số, công nghệ điện tử điện năng và công nghệ lưu trữ năng lượng và sử dụng khả năng điều khiển của công nghệ điện tử điện năng để giảm thiểu tác động của sự không nhất quán pin lithium,

1) Công nghệ cân bằng hoạt động Eitai theo dõi điện áp và nhiệt độ của mỗi tế bào riêng lẻ trong thời gian thực để loại bỏ vấn đề không nhất quán của kết nối chuỗi pin và tăng công suất có sẵn của hệ thống lưu trữ năng lượng hơn 20% trong suốt vòng đời của nó.

2) Trong thiết kế điện của hệ thống lưu trữ năng lượng Eitai, mỗi nhóm pin được quản lý riêng biệt để sạc và xả, và các nhóm pin không được kết nối song song, tránh vấn đề lưu thông do kết nối song song DC và cải thiện hiệu quả công suất có sẵn của hệ thống.

3) Điều khiển nhiệt độ chính xác để kéo dài tuổi thọ của hệ thống lưu trữ năng lượng

Nhiệt độ của mỗi tế bào được thu thập và theo dõi trong thời gian thực. Thông qua mô phỏng nhiệt CFD ba cấp và một lượng lớn dữ liệu thí nghiệm, thiết kế nhiệt của hệ thống pin được tối ưu hóa để làm cho sự khác biệt nhiệt độ tối đa của các tế bào đơn trong hệ thống pin dưới 5 °C, giải quyết vấn đề phân biệt tế bào