Необходимая терминология в области солнечной энергии и хранения энергии (C&I-3)

Промышленное и коммерческое хранение энергии становится ключевой областью для содействия развитию новых источников энергии. Рациональный выбор аккумуляторов с высокой плотностью энергии, низким уровнем саморазряда и хорошей стабильностью позволяет обеспечить эффективное хранение и использование электроэнергии, а также способствует стабильному снабжению и использованию чистой энергии.

Понятие энергетической плотности

Энергетическая плотность — это количество энергии, хранящееся в определенной единице объема или массы вещества. Энергетическая плотность батареи — это электрическая энергия, выделяемая средней единицей объема или массы батареи, которая обычно делится на два параметра: гравиметрическая энергетическая плотность и объемная энергетическая плотность. Чем выше энергетическая плотность батареи, тем больше электроэнергии может быть накоплено на единицу объема или веса.

Существует два разных понятия энергетической плотности батареи: энергетическая плотность отдельного элемента и энергетическая плотность батарейной системы.

Энергетическая плотность системы означает вес или объем всей батарейной системы после завершения комбинации мономеров. Батарейная система включает в себя систему управления батареей, систему терморегулирования, высоковольтные и низковольтные цепи и т. д.

Меры по повышению энергетической плотности системы:

1. Увеличение энергетической плотности аккумулятора.

2. Повышение эффективности группировки аккумуляторных батарей.

Оптимизированная структура компоновки: с точки зрения внешних габаритов, внутренняя компоновка системы может быть оптимизирована, чтобы сделать внутренние компоненты аккумуляторной батареи более компактными и эффективными.

Оптимизация топологии: с помощью имитационного моделирования можно реализовать конструкцию с уменьшенным весом при условии обеспечения жесткости и надежности конструкции. С помощью этой технологии можно реализовать оптимизацию топологии и формы, что в конечном итоге поможет добиться легкого веса аккумуляторного отсека.

Выбор материалов: выбирать материалы с низкой плотностью, например, крышка аккумуляторного блока постепенно изменилась с традиционной крышки из листового металла на крышку из композитного материала, что позволяет снизить вес примерно на 35 %. Нижняя часть аккумуляторного блока постепенно изменилась с традиционного решения из листового металла на решение из алюминиевого профиля, что позволило снизить вес примерно на 40%, и эффект снижения веса очевиден.

3. Оптимизация конструкции системы: оптимизация расположения каждого компонента аккумуляторной системы и системы отвода тепла.

Скорость саморазряда Концепция

Скорость саморазряда батареи относится к естественной скорости разряда, возникающей в результате внутренней химической реакции батареи, когда она не используется, также известной как способность удерживать заряд. Из-за неизбежной внутренней реакции батареи, даже если нет внешней нагрузки, батарея будет разряжаться естественным образом, на что в основном влияют такие факторы, как процесс производства батареи, материалы и условия хранения.

Сырье для производства батарей не может быть на 100% чистым, в нем всегда будут присутствовать примеси, что неизбежно приводит к саморазряду.

Влияющие факторы

1. Температура: чем выше температура, тем быстрее происходит саморазряд.

2. Электролит: разные типы электролитов также по-разному влияют на скорость саморазряда.

3. Металлические материалы: разные металлические материалы по-разному влияют на скорость саморазряда.

4. Условия хранения: условия хранения также по-разному влияют на скорость саморазряда.

Вред:

1. Саморазряд сопровождается увеличением внутреннего сопротивления батареи, что приводит к снижению ее грузоподъемности.

2. Чрезмерный разряд может привести к потере емкости, которую невозможно обратимо компенсировать.

3. Саморазряд металлического типа приводит к блокированию апертуры диафрагмы и даже пробиванию диафрагмы, что вызывает локальное короткое замыкание, ставящее под угрозу безопасность батареи.

4. Саморазряд приводит к увеличению разницы SOC между батареями, а емкость батарейного блока уменьшается.

5. Большие различия в SOC могут легко привести к перезарядке и чрезмерной разрядке батареи.

Как снизить скорость саморазряда

1. Снизьте температуру: хранение батареи при более низкой температуре может эффективно снизить скорость саморазряда.

2. Уменьшите площадь металлических материалов: уменьшение площади металлических материалов может снизить скорость саморазряда.

3. Правильное хранение: правильное хранение может эффективно продлить срок службы батареи и снизить скорость саморазряда. Батарею следует хранить в сухом, прохладном и хорошо вентилируемом месте, избегая длительного неиспользования.

Постоянство характеристик элементов

Постоянство характеристик литиевых батарей относится к постоянству начальных показателей производительности отдельных батарей, используемых в группах, включая емкость, импеданс, электрические характеристики электродов, электрические соединения, температурные характеристики, скорость разряда и т. д. Несоответствие вышеуказанных факторов напрямую влияет на разницу в выходных электрических параметрах во время работы.

Риск несоответствия

1. Потеря емкости. Литиевые аккумуляторные батареи состоят из отдельных элементов. Емкость соответствует принципу деревянных бочек. Емкость самого слабого элемента определяет емкость всей аккумуляторной батареи.

2. Потеря срока службы. Батареи небольшой емкости каждый раз полностью заряжаются и разряжаются. Если выходная мощность слишком высокая, они, скорее всего, первыми достигнут предельного срока службы. Когда срок службы элемента батареи заканчивается, группа элементов батареи, сваренных вместе, также достигает конца срока службы.

3. Увеличение внутреннего сопротивления. При одинаковом токе элементы с разным внутренним сопротивлением генерируют относительно больше тепла. Если температура батареи слишком высокая, скорость износа ускоряется, а внутреннее сопротивление еще больше увеличивается. Внутреннее сопротивление и повышение температуры образуют пару отрицательной обратной связи, которая ускоряет износ элементов с высоким внутренним сопротивлением.

Непоследовательный контроль

1. Сортировка: теоретически батареи разных партий не должны использоваться вместе. Даже элементы одной партии необходимо отбирать, а элементы с относительно сконцентрированными параметрами помещать в литиевый аккумулятор, в один и тот же аккумулятор.

2. Терморегулирование: для батарей с несовместимым внутренним сопротивлением выделяемое тепло не одинаково. Добавление системы терморегулирования позволяет регулировать разницу температур во всем литиевом аккумуляторе, чтобы она оставалась в небольшом диапазоне. Элементы батареи, которые выделяют больше тепла, по-прежнему имеют высокий рост температуры, но они не будут увеличивать разрыв с другими батареями, и не будет заметной разницы в уровне деградации.

3. Управление балансом батарей, функция баланса в системе управления батареями BMS. Обеспечьте хорошие условия эксплуатации литиевого аккумулятора, постарайтесь обеспечить постоянную температуру, уменьшить вибрацию и не допускать попадания воды, пыли и т. д. на полюса батареи. Оцените закономерности развития несоответствия отдельных элементов в литиевых аккумуляторах и своевременно регулируйте или заменяйте батареи с экстремальными параметрами, чтобы несоответствие параметров аккумулятора не увеличивалось с течением времени.

Компания Dyness на протяжении многих лет активно занимается в области хранения энергии, имеет богатый опыт в области исследований и разработок аккумуляторных батарей и проектирования аккумуляторных блоков, а также обладает зрелым промышленным дизайном и опытом в области исследований и разработок систем. Благодаря зрелой системе сортировки элементов и самостоятельно разработанной технологии BMS, обеспечивается строгий контроль однородности элементов и скорости саморазряда аккумуляторных батарей. Это позволяет полностью гарантировать высокую энергетическую плотность и высокую безопасность аккумуляторных систем собственных продуктов для хранения энергии.