מהי עקביות סוללת ליתיום סולארית?

סוללת ליתיום סולאריתהוא מרכיב המפתח של מערכת אחסון אנרגיה סולארית, הביצועים של סוללת ליתיום הם אחד המרכיבים המרכזיים לקביעת הביצועים של מערכת אחסון אנרגיה בסוללה.

הפיתוח של טכנולוגיית סוללות ליתיום סולאריות היה לשלוט בעלויות, לשפר את צפיפות האנרגיה וצפיפות ההספק של סוללות ליתיום, לשפר את השימוש בבטיחות, להאריך את חיי השירות ולשפר את העקביות של ערכת הסוללות וכו' כציר הראשי, והשיפור של האלמנטים הללו הוא עדיין שסוללת הליתיום עומדת כעת בפני האתגר הגדול ביותר. הדבר נובע בעיקר מקבוצת הביצועים של תא בודד ושימוש בסביבת ההפעלה (כגון טמפרטורה) ישנם הבדלים, כך שהביצועים של סוללות ליתיום סולאריות תמיד נמוכים מהתא הבודד הגרוע ביותר בחבילת הסוללות.

חוסר העקביות של ביצועי תא בודד וסביבת הפעלה לא רק מפחית את הביצועים של סוללת הליתיום הסולארית, אלא גם משפיע על הדיוק של ניטור ה-BMS ועל הבטיחות של ערכת הסוללות. אז מהן הסיבות לחוסר העקביות של סוללת ליתיום סולארית?

מהי עקביות סוללת ליתיום סולארית?

עקביות ערכת סוללות ליתיום סולארית פירושה שהמתח, הקיבולת, ההתנגדות הפנימית, משך החיים, השפעת הטמפרטורה, קצב הפריקה העצמית ופרמטרים אחרים נשארים עקביים ביותר ללא הבדל רב לאחר אותו דגם מפרט של תאים בודדים יוצרים ערכת סוללות.

עקביות של סוללת ליתיום סולארית היא קריטית כדי להבטיח ביצועים אחידים, להפחית סיכון ולייעל את חיי הסוללה.

קריאה קשורה: מהן הסכנות שיכולות להביא סוללות ליתיום לא עקביות?

מה גורם לחוסר העקביות של סוללות ליתיום סולאריות?

חוסר עקביות של חבילת סוללות גורמת לעתים קרובות לסוללות ליתיום סולאריות בתהליך הרכיבה, כגון ירידה בקיבולת מופרזת, קיצור חיים ובעיות אחרות. ישנן סיבות רבות לחוסר העקביות של סוללות ליתיום סולאריות, בעיקר בתהליך הייצור והשימוש בתהליך.

1. הבדלים בפרמטרים בין סוללות ליתיום ברזל פוספט בודדות

הבדלי המצב בין סוללות מונומר ליתיום ברזל פוספט כוללים בעיקר את ההבדלים הראשוניים בין סוללות מונומרים ואת הבדלי הפרמטרים הנוצרים במהלך תהליך השימוש. ישנם מגוון גורמים בלתי נשלטים בתהליך עיצוב הסוללה, הייצור, האחסון והשימוש שיכולים להשפיע על עקביות הסוללה. שיפור העקביות של תאים בודדים הוא תנאי מוקדם לשיפור הביצועים של ערכות סוללות. האינטראקציה של ליתיום ברזל פוספט פרמטרים של תא בודד, מצב הפרמטר הנוכחי מושפע מהמצב ההתחלתי ומההשפעה המצטברת של הזמן.

קיבולת סוללת ליתיום ברזל פוספט, מתח וקצב פריקה עצמית

חוסר עקביות בקיבולת סוללת ליתיום ברזל פוספט תגרום לאי-עקביות של ערכת הסוללות של כל עומק פריקת תא בודד. סוללות בעלות קיבולת קטנה יותר וביצועים גרועים יותר יגיעו מוקדם יותר למצב הטעינה המלאה, מה שיגרום לסוללות בעלות קיבולת גדולה וביצועים טובים לא להגיע למצב הטעינה המלאה. חוסר עקביות במתח סוללת ליתיום ברזל פוספט תוביל לכך שחבילות סוללות מקבילות בתא הבודד יטענו זו את זו, סוללת המתח הגבוה יותר תעניק לסוללה במתח נמוך יותר טעינת הסוללה, מה שיאיץ את ירידה בביצועי הסוללה, אובדן האנרגיה של כל ערכת הסוללות . קצב פריקה עצמית גדול של אובדן קיבולת הסוללה, חוסר עקביות בקצב פריקה עצמית של סוללת ליתיום ברזל פוספט יוביל להבדלים במצב טעינת הסוללה, במתח, המשפיעים על הביצועים של ערכת הסוללות.

עמידות פנימית של סוללת ליתיום ברזל פוספט יחידה

במערכת הסדרה, ההבדל בהתנגדות הפנימית של סוללת ליתיום ברזל פוספט יחידה יוביל לחוסר עקביות במתח הטעינה של כל סוללה, הסוללה עם התנגדות פנימית גדולה מגיעה מראש לגבול המתח העליון, וייתכן שסוללות אחרות לא יהיו טעונות במלואן בשעה הפעם. לסוללות בעלות התנגדות פנימית גבוהה יש איבוד אנרגיה גבוה ומייצרות חום גבוה, והפרש הטמפרטורה מגדיל עוד יותר את ההבדל בהתנגדות הפנימית, מה שמוביל למעגל קסמים.

מערכת מקבילה, הפרש ההתנגדות הפנימי יוביל לחוסר עקביות של כל זרם סוללה, זרם מתח הסוללה משתנה במהירות, כך שעומק הטעינה והפריקה של כל סוללה בודדת אינו עקבי, וכתוצאה מכך הקיבולת בפועל של המערכת היא קשה להגיע לערך העיצובי. זרם ההפעלה של הסוללה שונה, הביצועים שלה בשימוש בתהליך ייצרו הבדלים, ובסופו של דבר ישפיעו על חיי כל ערכת הסוללות.

2. תנאי טעינה ופריקה

שיטת הטעינה משפיעה על יעילות הטעינה ומצב הטעינה של ערכת סוללות הליתיום הסולארית, טעינת יתר ופריקת יתר יפגעו בסוללה, וחבילת הסוללה תראה חוסר עקביות לאחר פעמים רבות של טעינה ופריקה. כיום, קיימות מספר שיטות טעינה לסוללות ליתיום-יון, אך הנפוצות שבהן הן טעינת זרם קבוע מפולח וטעינת מתח קבוע בזרם קבוע. טעינת זרם קבוע היא דרך אידיאלית יותר לבצע טעינה מלאה בטוחה ויעילה; טעינת זרם קבוע ומתח קבוע משלבת ביעילות את היתרונות של טעינת זרם קבוע וטעינת מתח קבוע, פתרון שיטת טעינת הזרם הקבוע הכללי קשה לטעינה מלאה במדויק, הימנעות משיטת טעינת המתח הקבוע בטעינה של השלב המוקדם של הזרם הוא גדול מכדי שהסוללה תגרום להשפעה של פעולת הסוללה, פשוט ונוח.

3. טמפרטורת הפעלה

הביצועים של סוללות ליתיום סולאריות ייפגעו משמעותית בטמפרטורה גבוהה ובקצב פריקה גבוה. הסיבה לכך היא שסוללת הליתיום-יון בתנאי טמפרטורה גבוהים ושימוש בזרם גבוה, תגרום לחומר פעיל קתודה ולפירוק אלקטרוליטים, שהוא התהליך האקזותרמי, פרק זמן קצר, כגון שחרור חום יכול להוביל לסוללה עצמה. הטמפרטורה עולה עוד יותר, וטמפרטורות גבוהות יותר מאיצות את תופעת הפירוק, היווצרות מעגל קסמים, פירוק מואץ של הסוללה לירידה נוספת בביצועים. לכן, אם ערכת הסוללות אינה מנוהלת כראוי, היא תביא לאובדן ביצועים בלתי הפיך.

עיצוב סוללת ליתיום סולארית ושימוש בהבדלים סביבתיים יגרמו לכך שסביבת הטמפרטורה של התא הבודד אינה עקבית. כפי שמוצג בחוק ארניוס, קבוע קצב התגובה האלקטרוכימי של סוללה קשור באופן אקספוננציאלי לדרגה, והמאפיינים האלקטרוכימיים של הסוללה שונים בטמפרטורות שונות. הטמפרטורה משפיעה על פעולת המערכת האלקטרוכימית של הסוללה, יעילות קולומבית, יכולת טעינה ופריקה, הספק פלט, קיבולת, אמינות וחיי מחזור. נכון לעכשיו, המחקר העיקרי מתבצע כדי לכמת את השפעת הטמפרטורה על חוסר העקביות של ערכות סוללות.

4. מעגל חיצוני לסוללה

חיבורים

ב אמערכת אחסון אנרגיה מסחרית, סוללות ליתיום סולאריות יורכבו בסדרות ובמקבילות, כך שיהיו מעגלים מחברים ואלמנטי בקרה רבים בין הסוללות והמודולים. בשל הביצועים השונים וקצב ההזדקנות של כל איבר מבני או רכיב, כמו גם האנרגיה הלא עקבית הנצרכת בכל נקודת חיבור, להתקנים שונים יש השפעות שונות על הסוללה, וכתוצאה מכך מערכת ערכת סוללות לא עקבית. אי עקביות בקצב השפלת הסוללה במעגלים מקבילים יכולה להאיץ את הידרדרות המערכת.

עכבת חלק החיבור תשפיע גם על חוסר העקביות של ערכת הסוללה, התנגדות חלק החיבור אינה זהה, ההתנגדות של הקוטב לסניף תא בודד שונה, הרחק מהקוטב של הסוללה בגלל החיבור הוא ארוך יותר וההתנגדות גדולה יותר, הזרם קטן יותר, חתיכת החיבור תגרום לכך שהתא הבודד המחובר לקוטב יהיה הראשון להגיע למתח הניתוק, מה שיביא להפחתה בניצול האנרגיה, משפיע על ביצועי הסוללה, והזדקנות התא הבודד מבעוד מועד תוביל לטעינת יתר של הסוללה המחוברת, וכתוצאה מכך בטיחות ואבטחה של הסוללה. ההזדקנות המוקדמת של התא הבודד תוביל לטעינת יתר של הסוללה המחוברת אליו, וכתוצאה מכך סכנות בטיחותיות פוטנציאליות.

ככל שמספר מחזורי הסוללה יגדל, הדבר יגרום לעלייה של ההתנגדות הפנימית האוהמית, לירידה בקיבולת, והיחס בין ההתנגדות הפנימית האוהמית לערך ההתנגדות של החלק המחבר ישתנה. כדי להבטיח את בטיחות המערכת, יש לקחת בחשבון את השפעת ההתנגדות של החלק המחבר.

מעגל קלט BMS

מערכת ניהול הסוללה (BMS) היא הערובה לפעולה תקינה של ערכות סוללות, אך מעגל הקלט BMS ישפיע לרעה על עקביות הסוללה. שיטות ניטור מתח הסוללה כוללות מחלק מתח דיוק של נגד, דגימת שבבים משולבת וכו'. שיטות אלו אינן יכולות להימנע מדגימת זרם דליפה של קו יציאה מהעומס עקב נוכחותם של נתיבי נגד ומעגלים, ועכבת כניסת דגימת המתח של מערכת ניהול הסוללה תגדיל את חוסר עקביות של מצב הטעינה של הסוללה (SOC) ולהשפיע על הביצועים של ערכת הסוללות.

5. שגיאת הערכת SOC

חוסר עקביות SOC נגרמת על ידי חוסר העקביות של הקיבולת הנומינלית הראשונית של תא בודד ואי העקביות של קצב דעיכת הקיבולת הנומינלית של תא בודד במהלך הפעולה. עבור מעגל מקביל, ההבדל בהתנגדות הפנימית של תא בודד יגרום לחלוקת זרם לא אחידה, מה שיוביל לחוסר עקביות של SOC. אלגוריתמי SOC כוללים שיטת אינטגרציה של אמפר-זמן, שיטת מתח במעגל פתוח, שיטת סינון קלמן, שיטת רשת עצבית, שיטת לוגיקה מטושטשת ושיטת בדיקת פריקה וכו'. שגיאת הערכת SOC נובעת מחוסר העקביות של הקיבולת הנומינלית הראשונית של תא בודד וחוסר העקביות של קצב דעיכת הקיבולת הנומינלית של תא בודד במהלך הפעולה.

לשיטת האינטגרציה של אמפר-זמן יש דיוק טוב יותר כאשר ה-SOC של מצב הטעינה ההתחלתי מדויק יותר, אך היעילות הקולומבית מושפעת מאוד ממצב הטעינה, הטמפרטורה והזרם של הסוללה, שקשה למדוד אותו במדויק, ולכן קשה לשיטת האינטגרציה של אמפר-זמן לעמוד בדרישות הדיוק להערכת מצב הטעינה. שיטת מתח במעגל פתוח לאחר תקופה ארוכה של מנוחה, למתח המעגל הפתוח של הסוללה יש קשר תפקודי מובהק עם ה-SOC, והערך המשוער של SOC מתקבל על ידי מדידת מתח המסוף. לשיטת מתח המעגל הפתוח יש יתרון של דיוק אומדן גבוה, אך גם החיסרון של זמן מנוחה ארוך מגביל את השימוש בה.

כיצד לשפר את עקביות סוללת ליתיום סולארית?

שפר את העקביות של סוללות ליתיום סולאריות בתהליך הייצור:

לפני ייצור חבילות סוללות ליתיום סולאריות, יש צורך למיין סוללות ליתיום ברזל פוספט כדי לוודא שהתאים הבודדים במודול משתמשים במפרטים ובדגמים אחידים, ולבדוק את המתח, הקיבולת, ההתנגדות הפנימית וכו' של תאים בודדים. להבטיח את עקביות הביצועים הראשוניים של חבילות סוללות ליתיום סולאריות.

בקרה על תהליך השימוש והתחזוקה

ניטור בזמן אמת של הסוללה באמצעות BMS:ניתן לצפות בזמן אמת לניטור הסוללה במהלך תהליך השימוש בזמן אמת עד לעקביות של תהליך השימוש. נסו להבטיח שטמפרטורת הפעולה של סוללת הליתיום הסולארית תישמר בטווח האופטימלי, אך נסו גם להבטיח את עקביות תנאי הטמפרטורה בין הסוללות, כדי להבטיח ביעילות את עקביות הביצועים בין הסוללות.

אמצו אסטרטגיית שליטה סבירה:למזער את עומק פריקת הסוללה ככל האפשר כאשר הספק המוצא מותר, ב-BSLBATT, סוללות הליתיום הסולאריות שלנו מוגדרות בדרך כלל לעומק פריקה של לא יותר מ-90%. יחד עם זאת, הימנעות מטעינת יתר של הסוללה יכולה להאריך את חיי המחזור של ערכת הסוללות. חזקו את התחזוקה של ערכת הסוללות. טען את ערכת הסוללות בתחזוקה קטנה של זרם במרווחי זמן מסוימים, ושם לב גם לניקוי.

מסקנה סופית

הגורמים לחוסר עקביות בסוללה הם בעיקר בשני ההיבטים של ייצור ושימוש סוללות, חוסר העקביות של חבילות סוללות Li-ion גורמת לעיתים קרובות לסוללת אחסון האנרגיה לירידה מהירה מדי בקיבולת ותוחלת חיים קצרה יותר במהלך תהליך הרכיבה, כך שזה מאוד חשוב להבטיח את העקביות של סוללות ליתיום סולאריות.

באופן דומה, חשוב מאוד גם לבחור יצרנים וספקים מקצועיים של סוללות ליתיום סולאריות,BSLBATTיבדוק את המתח, הקיבולת, ההתנגדות הפנימית והיבטים אחרים של כל סוללת LiFePO4 לפני כל ייצור, וישמור על כל סוללת ליתיום סולארית בעקביות גבוהה על ידי שליטה בה בתהליך הייצור. אם אתה מעוניין במוצרי אחסון האנרגיה שלנו, צור איתנו קשר לקבלת מחיר הסוחר הטוב ביותר.