Thesustav baterijaje jezgra cijelog sustava za pohranu 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, unutarnji otpor i temperatura. Kada se baterije s nedosljednostima koriste serijski i paralelno, pojavit će se sljedeći problemi:

1. Gubitak raspoloživog kapaciteta

U sustavu za pohranu energije, pojedinačne ćelije su spojene serijski i paralelno kako bi tvorile kutiju za baterije, kutije za baterije su spojene serijski i paralelno kako bi tvorile skup baterija, a više skupova baterija je izravno spojeno na istu istosmjernu sabirnicu paralelno. Uzroci nekonzistentnosti baterija koji dovode do gubitka upotrebljivog kapaciteta uključuju serijsku nekonzistentnost i paralelnu nekonzistentnost.

• Gubitak neusklađenosti serije baterija
Prema principu bačve, serijski kapacitet baterijskog sustava ovisi o pojedinačnoj bateriji s najmanjim kapacitetom. Zbog nekonzistentnosti same pojedinačne baterije, temperaturne razlike i drugih nekonzistentnosti, iskoristivi kapacitet svake pojedinačne baterije bit će različit. Pojedinačna baterija s malim kapacitetom potpuno se puni prilikom punjenja, a prazni prilikom pražnjenja, što ograničava punjenje drugih pojedinačnih baterija u baterijskom sustavu. Kapacitet pražnjenja rezultira smanjenjem raspoloživog kapaciteta baterijskog sustava. Bez učinkovitog uravnoteženog upravljanja, s povećanjem vremena rada, slabljenje i diferencijacija kapaciteta pojedinačne baterije će se intenzivirati, a raspoloživi kapacitet baterijskog sustava će dodatno ubrzati pad.

• Gubitak paralelne nekonzistentnosti baterijskog klastera

Kada su klasteri baterija izravno spojeni paralelno, nakon punjenja i pražnjenja doći će do pojave kružne 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 sustava.

Osim toga, zbog malog unutarnjeg 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 tablici, razlika u struji punjenja doseže 75 A (u usporedbi s teorijskim prosjekom, odstupanje je 42%), a odstupanje struje dovest će do prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja u nekim klasterima baterija; to će uvelike utjecati na učinkovitost punjenja i pražnjenja, vijek trajanja baterije, pa čak i dovesti do ozbiljnih sigurnosnih nesreća.

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

Temperatura je najvažniji faktor koji utječe na vijek trajanja sustava za pohranu energije. Kada se unutarnja temperatura sustava za pohranu energije poveća za 15°C, vijek trajanja sustava će se skratiti za više od polovice. Litijeva baterija će generirati puno topline tijekom procesa punjenja i pražnjenja, a temperaturna razlika pojedinačne baterije dodatno će povećati neusklađenost unutarnjeg otpora i kapaciteta, što će dovesti do ubrzane diferencijacije pojedinačne baterije, skratiti vijek trajanja baterijskog sustava, pa čak i uzrokovati sigurnosne opasnosti.

Kako se nositi s nekonzistentnošću baterija za pohranu energije?

Nedosljednost baterija je uzrok mnogih problema u trenutnim sustavima za pohranu energije. Iako je nekonzistentnost baterija teško iskorijeniti zbog kemijskih karakteristika baterija i utjecaja okoline primjene, digitalna tehnologija, tehnologija energetske elektronike i tehnologija pohrane energije mogu se integrirati za korištenje električne energije. Upravljivost elektroničke tehnologije minimizira utjecaj nekonzistentnosti litijevih baterija, što može uvelike povećati iskoristivi kapacitet sustava za pohranu energije i poboljšati sigurnost sustava.

• Tehnologija aktivnog balansiranja prati napon i temperaturu svake pojedinačne baterije u stvarnom vremenu, maksimalno eliminira nekonzistentnost serijskog spajanja baterija i povećava raspoloživi kapacitet sustava za pohranu energije za više od 20% u cijelom životnom ciklusu.

• U električnom dizajnu sustava za pohranu energije, upravljanje punjenjem i pražnjenjem svake skupine baterija provodi se zasebno, a skupine baterija nisu spojene paralelno, što izbjegava problem cirkulacije uzrokovan paralelnim spajanjem istosmjerne struje i učinkovito poboljšava raspoloživi kapacitet sustava.

• Precizna kontrola temperature za produljenje vijeka trajanja sustava za pohranu energije

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

Želite li proizvesti prilagođenu litijevu bateriju prema posebnim zahtjevima, slobodno se obratite LIAO timu za više detalja.