Thesistem baterijaje jezgro cijelog sistema za skladištenje energije, koji se sastoji od stotina cilindričnih ćelija iliprizmatične ćelijeserijski i paralelno. Nedosljednost baterija za pohranu energije uglavnom se odnosi na nedosljednost parametara kao što su kapacitet baterije, unutrašnji otpor i temperatura. Kada se baterije s nedosljednostima koriste serijski i paralelno, pojavit će se sljedeći problemi:

1. Gubitak raspoloživog kapaciteta

U sistemu za skladištenje energije, pojedinačne ćelije su povezane serijski i paralelno formirajući kutiju za baterije, kutije za baterije su povezane serijski i paralelno formirajući klaster baterija, a više klastera baterija je direktno paralelno povezano na istu DC sabirnicu. Uzroci nekonzistentnosti baterija koji dovode do gubitka upotrebljivog kapaciteta uključuju serijsku nekonzistentnost i paralelnu nekonzistentnost.

• Gubitak nekonzistentnosti serije baterija
Prema principu "bureta", serijski kapacitet baterijskog sistema zavisi od pojedinačne baterije sa najmanjim kapacitetom. Zbog nekonzistentnosti same pojedinačne baterije, temperaturne razlike i drugih nekonzistentnosti, iskoristivi kapacitet svake pojedinačne baterije će biti različit. Jedna baterija sa malim kapacitetom se potpuno puni prilikom punjenja, a prazni prilikom pražnjenja, što ograničava punjenje drugih pojedinačnih baterija u baterijskom sistemu. Kapacitet pražnjenja, što rezultira smanjenjem raspoloživog kapaciteta baterijskog sistema. Bez efikasnog uravnoteženog upravljanja, sa povećanjem vremena rada, slabljenje i diferencijacija kapaciteta pojedinačne baterije će se intenzivirati, a raspoloživi kapacitet baterijskog sistema će dodatno ubrzati pad.

• Gubitak paralelne nekonzistentnosti baterijskog klastera

Kada su klasteri baterija direktno spojeni paralelno, nakon punjenja i pražnjenja doći će do pojave cirkulirajuće struje, a naponi svakog klastera baterija bit će prisiljeni uravnotežiti se. Nezadovoljstvo i neiscrpno pražnjenje uzrokovat će gubitak kapaciteta baterije i porast temperature, ubrzati propadanje baterije i smanjiti raspoloživi kapacitet baterijskog sistema.

Osim toga, zbog malog unutrašnjeg otpora baterije, čak i ako je razlika napona između klastera uzrokovana nekonzistentnošću samo nekoliko volti, neravnomjerna struja između klastera bit će velika. Kao što je prikazano u izmjerenim podacima elektrane u donjoj tabeli, razlika u struji punjenja dostiže 75A (u poređenju sa teorijskim prosjekom, odstupanje je 42%), a odstupanje struje će dovesti do prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja u nekim klasterima baterija; to će uveliko uticati na efikasnost punjenja i pražnjenja, vijek trajanja baterije, pa čak i dovesti do ozbiljnih sigurnosnih nezgoda.

2. Ubrzana diferencijacija i skraćeni životni vijek pojedinačnih ćelija uzrokovani neujednačenom temperaturom

Temperatura je najvažniji faktor koji utiče na vijek trajanja sistema za skladištenje energije. Kada se unutrašnja temperatura sistema za skladištenje energije poveća za 15°C, vijek trajanja sistema će se skratiti za više od polovine. Litijumska baterija će generisati mnogo toplote tokom procesa punjenja i pražnjenja, a temperaturna razlika pojedinačne baterije će dodatno povećati neusklađenost unutrašnjeg otpora i kapaciteta, što će dovesti do ubrzane diferencijacije pojedinačne baterije, skratiti vijek trajanja sistema baterija, pa čak i izazvati sigurnosne rizike.

Kako se nositi s nekonzistentnošću baterija za skladištenje energije?

Nedosljednost baterija je uzrok mnogih problema u trenutnim sistemima za skladištenje energije. Iako je nekonzistentnost baterija teško iskorijeniti zbog hemijskih karakteristika baterija i utjecaja okoline primjene, digitalna tehnologija, tehnologija energetske elektronike i tehnologija skladištenja energije mogu se integrirati za korištenje električne energije. Upravljivost elektronske tehnologije minimizira utjecaj nekonzistentnosti litijumskih baterija, što može značajno povećati iskoristivi kapacitet sistema za skladištenje energije i poboljšati sigurnost sistema.

• Tehnologija aktivnog balansiranja prati napon i temperaturu svake pojedinačne baterije u realnom vremenu, maksimalno eliminiše nekonzistentnost serijskog povezivanja baterija i povećava raspoloživi kapacitet sistema za skladištenje energije za više od 20% u cijelom životnom ciklusu.

• U električnom dizajnu sistema za skladištenje energije, upravljanje punjenjem i pražnjenjem svakog skupa baterija vrši se odvojeno, a skupovi baterija nisu povezani paralelno, što izbjegava problem cirkulacije uzrokovan paralelnim spajanjem DC-a i efikasno poboljšava raspoloživi kapacitet sistema.

• Precizna kontrola temperature za produženje vijeka trajanja sistema za skladištenje energije

Temperatura svake pojedinačne ćelije se prikuplja i prati u realnom vremenu. Kroz troslojnu CFD termičku simulaciju i veliku količinu eksperimentalnih podataka, termički dizajn baterijskog sistema je optimizovan, tako da je maksimalna temperaturna razlika između pojedinačnih ćelija baterijskog sistema manja od 5 °C, a problem diferencijacije pojedinačnih ćelija uzrokovan nekonzistentnošću temperature je riješen.

Želite li proizvesti prilagođenu litijumsku bateriju prema posebnim zahtjevima? Za više detalja obratite se LIAO timu.