Ten/Ta/Tobateriový systémje jádrem celého systému skladování energie, který se skládá ze stovek válcových článků neboprizmatické buňkysériově a paralelně. Nekonzistence baterií pro ukládání energie se týká především nekonzistence parametrů, jako je kapacita baterie, vnitřní odpor a teplota. Pokud se baterie s nekonzistentními parametry používají sériově a paralelně, dochází k následujícím problémům:

1. Ztráta dostupné kapacity

V systému pro ukládání energie jsou jednotlivé články zapojeny sériově a paralelně a tvoří bateriový box, bateriové boxy jsou zapojeny sériově a paralelně a tvoří bateriový cluster a více bateriových clusterů je přímo připojeno ke stejné stejnosměrné sběrnici paralelně. Mezi příčiny nekonzistence baterií vedoucí ke ztrátě využitelné kapacity patří sériová a paralelní nekonzistence.

• Ztráta nekonzistence série baterií
Podle principu válce závisí sériová kapacita bateriového systému na jednotlivé baterii s nejmenší kapacitou. Vzhledem k nekonzistenci samotné jednotlivé baterie, teplotním rozdílům a dalším nesrovnalostem bude využitelná kapacita každé jednotlivé baterie odlišná. Jedna baterie s malou kapacitou se při nabíjení plně nabije a při vybíjení vybije, což omezuje nabíjení ostatních jednotlivých baterií v bateriovém systému. Vybíjecí kapacita má za následek snížení dostupné kapacity bateriového systému. Bez efektivního vyváženého řízení se s rostoucí dobou provozu zesiluje útlum a diferenciace kapacity jedné baterie a dostupná kapacita bateriového systému tento pokles dále urychlí.

• Ztráta nekonzistence paralelního zapojení bateriového clusteru

Pokud jsou bateriové clustery zapojeny přímo paralelně, dochází po nabití a vybití k cirkulujícímu proudu a napětí každého bateriového clusteru bude nuceno vyrovnat. Nespokojenost a nevyčerpatelné vybíjení způsobí ztrátu kapacity baterie a zvýšení teploty, urychlí její opotřebení a sníží dostupnou kapacitu bateriového systému.

Kromě toho, vzhledem k malému vnitřnímu odporu baterie, i když je rozdíl napětí mezi clustery způsobený nekonzistencí jen několik voltů, bude nerovnoměrný proud mezi clustery velký. Jak je vidět z naměřených dat elektrárny v tabulce níže, rozdíl v nabíjecím proudu dosahuje 75 A (ve srovnání s teoretickým průměrem je odchylka 42 %) a odchylka proudu povede v některých clusterech baterií k přebíjení a nadměrnému vybíjení; výrazně ovlivní účinnost nabíjení a vybíjení, životnost baterie a dokonce povede k vážným bezpečnostním nehodám.

2. Zrychlená diferenciace a zkrácená životnost jednotlivých buněk způsobená nekonzistentní teplotou

Teplota je nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím životnost systému pro ukládání energie. Když se vnitřní teplota systému pro ukládání energie zvýší o 15 °C, životnost systému se zkrátí o více než polovinu. Lithiová baterie během nabíjení a vybíjení generuje velké množství tepla a teplotní rozdíl mezi jednotlivými bateriemi dále zvyšuje nekonzistenci vnitřního odporu a kapacity, což vede k urychlenému opotřebení jednotlivých baterií, zkracuje životnost bateriového systému a dokonce způsobuje bezpečnostní rizika.

Jak se vypořádat s nekonzistentností energetických baterií?

Nekonzistence baterií je hlavní příčinou mnoha problémů v současných systémech pro ukládání energie. Přestože je nekonzistenci baterií obtížné odstranit kvůli chemickým vlastnostem baterií a vlivu aplikačního prostředí, lze integrovat digitální technologie, technologie výkonové elektroniky a technologie ukládání energie pro využití elektřiny. Ovladatelnost elektronických technologií minimalizuje dopad nekonzistencí lithiových baterií, což může výrazně zvýšit využitelnou kapacitu systémů pro ukládání energie a zlepšit bezpečnost systému.

• Technologie aktivního vyvažování monitoruje napětí a teplotu každé jednotlivé baterie v reálném čase, maximálně eliminuje nekonzistenci sériového zapojení baterií a zvyšuje dostupnou kapacitu systému úložiště energie o více než 20 % během celého životního cyklu.

• V elektrickém návrhu systému pro ukládání energie se řízení nabíjení a vybíjení každého shluku baterií provádí samostatně a shluky baterií nejsou zapojeny paralelně, což zabraňuje problémům s cirkulací způsobeným paralelním zapojením stejnosměrného proudu a efektivně zlepšuje dostupnou kapacitu systému.

• Přesná regulace teploty pro prodloužení životnosti systému pro ukládání energie

Teplota každého jednotlivého článku je shromažďována a monitorována v reálném čase. Prostřednictvím tříúrovňové tepelné simulace CFD a velkého množství experimentálních dat je optimalizován tepelný návrh bateriového systému tak, aby maximální teplotní rozdíl mezi jednotlivými články bateriového systému byl menší než 5 °C a byl vyřešen problém diferenciace jednotlivých článků způsobený teplotní nekonzistentností.

Chcete vyrobit lithiovou baterii na míru dle speciálních požadavků? Pro více informací se obraťte na tým LIAO.