Importancia de la consistencia de la batería

La inconsistencia de las baterías de almacenamiento de energía se refiere principalmente a la inconsistencia de parámetros como la capacidad de la batería, la resistencia interna y la temperatura. Nuestra experiencia diaria es que cuando se conectan dos baterías secas en direcciones positiva y negativa, la linterna se enciende y no consideramos la coherencia. Sin embargo, una vez que las baterías se utilizan a gran escala en sistemas de almacenamiento de energía, la situación no es tan sencilla. Cuando se utilizan baterías inconsistentes en serie y en paralelo, ocurrirán los siguientes problemas:

1. Pérdida de capacidad disponible

En el sistema de almacenamiento de energía, las celdas de batería (es decir, celdas de batería) están conectadas en serie para formar un paquete de baterías, y los paquetes de baterías están conectados en serie para formar un grupo de baterías. Varios grupos de baterías se conectan directamente en paralelo al mismo bus de CC. Las razones de la pérdida de capacidad disponible debido a la inconsistencia de la celda incluyen la inconsistencia en serie y la inconsistencia en paralelo.

(1) Pérdida de inconsistencia en la serie del paquete de baterías:

Debido a inconsistencias como las diferencias en las celdas de la batería y las diferencias de temperatura entre los paquetes de baterías, el SOC (energía restante) de cada paquete de baterías será diferente. Mientras un paquete de baterías esté lleno/vacío, todos los paquetes de baterías del grupo dejarán de cargarse y descargarse.

Figura 1. La inconsistencia de la batería provoca un desajuste en la capacidad de la serie

(2) Pérdida de inconsistencia en la conexión paralela del grupo de baterías:

Después de que los paquetes de baterías se conectan directamente en paralelo para formar grupos de baterías, se fuerza el equilibrio de los voltajes de cada grupo de baterías. Cuando el grupo de baterías con menor resistencia interna está completamente cargado o descargado, los otros grupos de baterías deben dejar de cargarse y descargarse, lo que hace que los grupos de baterías no se carguen ni se descarguen por completo.

Figura 2 Diferencia de corriente durante la descarga de varios grupos de baterías en paralelo

Además, debido a la pequeña resistencia interna de la batería, incluso si la diferencia de voltaje entre cada grupo causada por la inconsistencia es de solo unos pocos voltios, la corriente desigual entre los grupos será muy grande. Como se muestra en los datos medidos de una central eléctrica en la siguiente tabla, la diferencia de corriente de carga alcanza los 75 A (la desviación es del 42 % en comparación con el valor medio teórico). La corriente de desviación provocará sobrecarga y sobredescarga en algunos grupos de baterías. Afecta en gran medida la eficiencia de carga y descarga, la duración de la batería e incluso provoca graves accidentes de seguridad.

Tabla 1 Datos medidos de una central eléctrica

2. Vida útil más corta del sistema de almacenamiento de energía.

La temperatura es el factor más crítico que afecta la vida útil del almacenamiento de energía. Cuando la temperatura interna del sistema de almacenamiento de energía aumenta 15 grados, la vida útil del almacenamiento de energía se acortará a más de la mitad. Las baterías de iones de litio generan mucho calor durante el proceso de carga y descarga. Debido a la resistencia interna inconsistente de las celdas individuales, la distribución de temperatura dentro del sistema de almacenamiento de energía será desigual, el envejecimiento de la batería y la tasa de atenuación aumentarán y, en última instancia, se acortará la vida útil del sistema de almacenamiento de energía.

Se puede ver que la inconsistencia de temperatura de la batería en el sistema de almacenamiento de energía es un factor importante que afecta el rendimiento del sistema de almacenamiento de energía. Reducirá la capacidad disponible del sistema de almacenamiento de energía, acortará el ciclo de vida del sistema de almacenamiento de energía e incluso provocará riesgos de seguridad.

¿Cómo afrontar la inconsistencia de las baterías de almacenamiento de energía?

La inconsistencia de las celdas de la batería se forma durante el proceso de producción y se profundiza durante el uso. Cuanto más débiles son las celdas de la batería en el mismo paquete de baterías, más débiles son y más débiles son. Sin embargo, aunque no existen celdas de batería completamente consistentes, es posible integrar tecnología digital, tecnología de electrónica de potencia y tecnología de almacenamiento de energía, y utilizar la controlabilidad de la tecnología de electrónica de potencia para minimizar el impacto de la inconsistencia de la batería de litio. En respuesta a los problemas causados ​​por la inconsistencia analizada en el artículo anterior, algunos fabricantes en el mercado han lanzado sistemas de almacenamiento de energía en cadena, que tienen las características de gestión refinada de la energía y control distribuido de la temperatura, y pueden usarse para tratar los síntomas:

(1) Gestión refinada para aumentar la capacidad disponible

En comparación con el PCS tradicional que administra más de 1,000 a 2,000 celdas, el sistema de almacenamiento de energía en cadena mejora la precisión de la administración de celdas a más de una docena, lo que es aproximadamente 100 veces mayor. En vista de la discrepancia en las series entre los paquetes de baterías, el optimizador está diseñado para lograr una gestión de carga y descarga separada para cada paquete de baterías. Cuando un paquete de baterías alcanza el umbral establecido, se omite y otros paquetes de baterías pueden continuar cargándose y descargándose sin afectarse entre sí, maximizando el uso de la capacidad de la batería.

Al mismo tiempo, cada grupo de baterías está equipado con un controlador de grupo inteligente para evitar el impacto de la inconsistencia de la batería causada por la conexión paralela directa, de modo que la corriente de carga y descarga de cada grupo se pueda controlar con precisión con un error de menos del 1%. . Esto evita el desajuste entre los grupos y realmente logra una gestión de carga y descarga independiente entre los grupos de baterías, elimina la generación de circulación y mejora aún más la capacidad y seguridad del sistema.

(2) Control de temperatura distribuido para extender la vida útil del sistema de almacenamiento de energía.

Los contenedores de almacenamiento de energía tradicionales están equipados con 1-2 acondicionadores de aire centralizados y utilizan conductos de aire longitudinales para la disipación del calor. La longitud del conducto de aire es de unos 6 metros a 12 metros. Debido al largo canal de disipación de calor, no se puede garantizar la consistencia de la temperatura de cada paquete de baterías y grupo de baterías.

Figura 3 Estructura tradicional de disipación de calor centralizada

El almacenamiento de energía en cadena utiliza disipación de calor distribuida a nivel de grupo, utilizando aire acondicionado distribuido en lugar de aire acondicionado centralizado. Cada grupo de baterías puede disipar el calor de forma independiente y uniforme, y la longitud del conducto de aire es inferior a 1 metro, lo que mejora en gran medida la eficiencia de disipación de calor y evita la diferencia de temperatura causada por la ubicación física. Al mismo tiempo, el paquete de baterías utiliza inteligentemente el conducto de disipación de calor biónico patentado en forma de árbol para ajustar la longitud y la distancia de cada conducto de celda de batería, de modo que la cantidad de enfriamiento que pasa por cada celda de batería sea lo más consistente posible, reduciendo la temperatura. inconsistencia de cada superficie de cada celda de la batería.

Figura 4 Diagrama de estructura de disipación de calor distribuida

La inconsistencia de la batería es la causa fundamental de muchos problemas en los sistemas de almacenamiento de energía actuales. Sin embargo, debido a las características químicas de las baterías y la influencia del entorno de aplicación, la inconsistencia de las baterías es difícil de erradicar. El sistema de almacenamiento de energía en cadena debilita en gran medida los requisitos del sistema para la consistencia de la batería a través de la controlabilidad de la electrónica de potencia y la tecnología digital, lo que puede aumentar en gran medida la capacidad disponible del sistema de almacenamiento de energía y mejorar la seguridad del sistema.