Όταν τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας χρειάζονται ενεργητική εξισορρόπηση (και πότε η παθητική εξισορρόπηση είναι αρκετή)

Το πρόβλημα της καθημερινής ποδηλασίας. Η παθητική ισορροπία δεν σχεδιάστηκε για...

Ένα ηλεκτρικό ποδήλατο για καταναλωτές λειτουργεί ίσως μία φορά την ημέρα, συχνά λιγότερο. Ένα ηλεκτρικό εργαλείο χρησιμοποιείται σε σύντομες περιόδους. Οι περισσότερες γενικές εφαρμογές λιθίου δίνουν στο πακέτο αρκετό χρόνο για να παραμείνει σε ηρεμία και οποιαδήποτε μικρή ανισορροπία μεταξύ των στοιχείων διορθώνεται αργά στο παρασκήνιο. Η παθητική εξισορρόπηση - συνήθως περίπου 100mA που διαπερνά το υψηλότερο στοιχείο κατά την κορυφή της φόρτισης - λειτουργεί τέλεια για αυτό το προφίλ λειτουργίας.

Η αποθήκευση ενέργειας είναι διαφορετική. Μια οικιακή μπαταρία συζευγμένη με ηλιακή ενέργεια έχει βαθύ κύκλο κάθε μέρα, χρόνο με το χρόνο. Ένα εμπορικό σύστημα αποθήκευσης μπορεί να κάνει κύκλο πολλές φορές την ημέρα. Σε χιλιάδες κύκλους, ακόμη και μικρές διαφορές μεταξύ των στοιχείων - ανοχή κατασκευής, μικρές διαφορές ηλικίας, διαβαθμίσεις θερμοκρασίας σε μια συστοιχία 16S - συσσωρεύονται σε μετρήσιμη μετατόπιση τάσης. Η συστοιχία παύει να είναι μια ομοιόμορφη σειρά και αρχίζει να συμπεριφέρεται σαν το πιο αδύναμο στοιχείο της. Η χωρητικότητα ολόκληρης της συστοιχίας μειώνεται, η ανισορροπία διευρύνεται και τελικά το BMS πρέπει να αποσυνδεθεί νωρίς για να προστατεύσει το πιο αδύναμο στοιχείο - αφήνοντας την αξιοποιήσιμη χωρητικότητα ακινητοποιημένη.

Αυτή είναι η λειτουργία αστοχίας που ωθεί τους αγοραστές αποθήκευσης ενέργειας προς την ενεργητική εξισορρόπηση. Το ερώτημα δεν είναι αν η ενεργή εξισορρόπηση είναι καλύτερη γενικά — είναι αν ο κύκλος λειτουργίας του έργου σας είναι αρκετά απαιτητικός ώστε η παθητική εξισορρόπηση να μην μπορεί να ανταποκριθεί.

Τι κάνει στην πραγματικότητα η παθητική εξισορρόπηση 100mA (και πού υπολείπεται για την ESS)

Η παθητική εξισορρόπηση λειτουργεί καίγοντας την πλεονάζουσα ενέργεια από τα στοιχεία που φτάνουν πρώτα σε πλήρη φόρτιση, ως μικρές ποσότητες θερμότητας διαμέσου μιας αντίστασης διακλάδωσης. Ένα τυπικό παθητικό ρεύμα εξισορρόπησης 100mA είναι αρκετό για να χειριστεί την απόκλιση που συσσωρεύεται σε εφαρμογές ελαφρύτερης χρήσης — αλλά έχει δύο δομικά όρια που έχουν σημασία για την αποθήκευση:

• Λειτουργεί μόνο στην κορυφή της φόρτισης.Ένα παθητικό σύστημα χρειάζεται τα κελιά να φτάσουν στο όριο εξισορρόπησης (συνήθως υψηλό SOC) προτού μπορέσει να τα εξισορροπήσει. Σε λειτουργία αποθήκευσης μερικού κύκλου που σπάνια βλέπει πλήρη φόρτιση, η παθητική εξισορρόπηση έχει λιγότερες ευκαιρίες να λειτουργήσει.
• Ο ρυθμός του είναι μικρός σε σχέση με την απόκλιση που μπορεί να συσσωρεύεται καθημερινά.Σε ορισμένους κύκλους λειτουργίας ESS, η ανισορροπία μπορεί να συσσωρευτεί ταχύτερα από ό,τι είναι σε θέση να διορθώσει ένα παθητικό σύστημα εξισορρόπησης 100mA — το οποίο εφαρμόζεται μόνο σε ένα περιορισμένο παράθυρο στην κορυφή της φόρτισης — επομένως το κενό μπορεί να διευρυνθεί με την πάροδο των μηνών αντί να κλείσει.

Για εφαρμογές ρηχού κύκλου, η παθητική εξισορρόπηση ταιριάζει καλά με τον κύκλο λειτουργίας και προσθέτει το ελάχιστο κόστος. Το πρόβλημα συγκεκριμένα για το ESS είναι η αναντιστοιχία μεταξύ του ρυθμού ολίσθησης και του ρυθμού διόρθωσης όταν ο κύκλος λειτουργίας είναι βαρύς.

Τι προσθέτει η ενεργητική εξισορρόπηση (και πού βρίσκεται η πραγματική αξία)

Η ενεργητική εξισορρόπηση λειτουργεί μεταφέροντας ενέργεια από στοιχεία υψηλότερης τάσης σε στοιχεία χαμηλότερης τάσης — συνήθως μέσω ενός επαγωγικού ή χωρητικού κυκλώματος μεταφοράς — αντί να την καίει ως θερμότητα. Ακολουθούν δύο πρακτικές συνέπειες:

• Υψηλότερο ρεύμα εξισορρόπησης.Όπου η παθητική τιμή είναι περίπου 100mA, η αποκλειστική ενεργητική εξισορρόπηση στο BMS αποθήκευσης είναι συνήθως στην περιοχή του 1A — μια τάξη μεγέθους ταχύτερη διόρθωση.
• Μπορεί να λειτουργήσει σε περισσότερα από τα SOC,όχι μόνο στην κορυφή της φόρτισης. Αυτό έχει σημασία κατά τη λειτουργία αποθήκευσης όπου η συσκευασία σπάνια μπορεί να φτάσει στο 100% SOC.

Το τελικό αποτέλεσμα για ένα έργο ESS είναι ότι η μετατόπιση τάσης κυψέλης μπορεί να διορθωθεί με ρυθμό που ταιριάζει περισσότερο με τον ρυθμό που συσσωρεύει. Η ενεργή εξισορρόπηση μπορεί να βοηθήσει το πακέτο να παραμείνει πιο κοντά σε μια ομοιόμορφη συμβολοσειρά καθ' όλη τη διάρκεια ζωής του, μειώνοντας την πιθανότητα η χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα να ακινητοποιηθεί από το πιο αδύναμο κελί. Ο προσδιοριστής που αξίζει να έχετε κατά νου: η απόδοση εξισορρόπησης κατά τη λειτουργία εξαρτάται από το υπόλοιπο σύστημα - αντιστοίχιση πακέτου-κυψέλης στην αρχή, θερμική εξάπλωση σε όλη τη συμβολοσειρά και πού στο παράθυρο SOC επιτρέπεται να λειτουργήσει η εξισορρόπηση. Τα συγκεκριμένα δεδομένα εξισορρόπησης για μια δεδομένη διαμόρφωση πακέτου είναι κάτι που πρέπει να επιβεβαιωθεί με την ομάδα μηχανικών και όχι να υποτεθεί μόνο από το φύλλο δεδομένων.

Όταν η παθητική εξισορρόπηση είναι αρκετή (μην υπερβάλλετε στις προδιαγραφές)

Η ενεργητική εξισορρόπηση δεν είναι μια προεπιλεγμένη αναβάθμιση. Για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, η παθητική εξισορρόπηση είναι πραγματικά η σωστή απάντηση:

• Ελαφριά συστήματα εφεδρικής λειτουργίας που δεν κυκλώνουν συχνά
• Συσκευές UPS τηλεπικοινωνιών που λειτουργούν κυρίως ως αναμονή και σπάνια ως τροφοδοτικά βαθιάς εκφόρτισης
• Μικρή αποθήκευση σε καταναλωτική κλίμακα όπου τα οικονομικά του έργου δεν δικαιολογούν το πρόσθετο κόστος BMS
• Καλά ταιριαστά κύτταρα με στενή αρχική ανοχή, όπου η μετατόπιση συσσωρεύεται αργά

Ο καθορισμός ενεργητικής εξισορρόπησης για αυτές τις εφαρμογές προσθέτει κόστος χωρίς αναλογικό όφελος. Ένας καλός προμηθευτής θα σας πει πότε η παθητική εξισορρόπηση είναι η σωστή απάντηση για το έργο σας — και ένα προειδοποιητικό σημάδι που αξίζει να σημειωθεί είναι ένας προμηθευτής που συνιστά ενεργητική εξισορρόπηση για κάθε έργο χωρίς σαφή τεχνική αιτιολόγηση που συνδέεται με τον κύκλο λειτουργίας σας.

Πότε αξίζει να καθοριστεί η ενεργή εξισορρόπηση για το έργο αποθήκευσης

Οι συνθήκες κύκλου λειτουργίας που γέρνουν την ισορροπία προς την ενεργητική για αποθήκευση ενέργειας είναι αρκετά συγκεκριμένες. Εάν το έργο σας πληροί αρκετές από αυτές, αξίζει να προσδιοριστεί η ενεργητική εξισορρόπηση:

• Καθημερινή βαθιά ποδηλασία.Η ηλιακή αποθήκευση που αποφορτίζεται ουσιαστικά κάθε μέρα, χρόνο με το χρόνο, συσσωρεύει μετατόπιση ταχύτερα από ό,τι μπορεί να διορθώσει η περιοδική εξισορρόπηση στην κορυφή της φόρτισης.
• Προσδοκώμενη διάρκεια ζωής πολλών ετών.Όσο περισσότερο αναμένεται να λειτουργήσει το σύστημα, τόσο μεγαλύτερη είναι η αθροιστική μετατόπιση από την ενεργή εξισορρόπηση που σας βοηθά να προστατευτείτε.
• Μεγαλύτερες διαμορφώσεις συσκευασίας.Μια συμβολοσειρά 16S έχει περισσότερα σημεία για να αναπτυχθεί μετατόπιση από μια συμβολοσειρά 8S, επειδή ένας μεγαλύτερος αριθμός κελιών σε σειρά αυξάνει την πιθανότητα διακύμανσης από κελί σε κελί σε όλη τη συμβολοσειρά. Τα πακέτα αποθήκευσης στα 48V (15-16S) και άνω επωφελούνται περισσότερο από την ταχύτερη διόρθωση.
• Παράλληλη αρχιτεκτονική πακέτων.Η ενεργή εξισορρόπηση λειτουργεί σε επίπεδο κελιού προς κελί μέσα σε κάθε πακέτο — δεν εξισορροπεί μεταξύ παράλληλων πακέτων, αλλά βοηθά κάθε μεμονωμένο πακέτο να διατηρεί εσωτερική συνέπεια, η οποία υποστηρίζει πιο προβλέψιμη συμπεριφορά όταν πολλά πακέτα λειτουργούν μαζί σε μια τράπεζα.
• Λειτουργία μερικού κύκλου.Εάν το προφίλ αποθήκευσης σπάνια φορτίζει πλήρως τη συσκευή (μέγιστη φόρτιση, βελτιστοποίηση ιδιοκατανάλωσης), η εξάρτηση της παθητικής εξισορρόπησης από το παράθυρο μέγιστης φόρτισης γίνεται πραγματικός περιορισμός.

Αναφορά γρήγορης επιλογής

Συνοψίζοντας, ακολουθεί ο τρόπος με τον οποίο η ενεργητική έναντι της παθητικής εξισορρόπησης αντιστοιχίζεται συνήθως σε κοινές εφαρμογές. Αντιμετωπίστε αυτό ως σημείο εκκίνησης για το RFQ σας και όχι ως υποκατάστατο της αντιστοίχισης με τον συγκεκριμένο κύκλο λειτουργίας σας:

Ο πίνακας είναι μια αρχική αναφορά. Καθορίστε τον με βάση το πραγματικό προφίλ κύκλου λειτουργίας σας και όχι μόνο την ετικέτα της εφαρμογής.

Ενεργή εξισορρόπηση DALY για εφαρμογές αποθήκευσης

Για έργα όπου η ενεργή εξισορρόπηση είναι η σωστή προδιαγραφή, η σειρά BMS αποθήκευσης ενέργειας 4ης γενιάς της DALY την ενσωματώνει εγγενώς. Η παραλλαγή LK παρέχει ενεργή εξισορρόπηση 1A για τυπικές διαμορφώσεις οικιακής αποθήκευσης. Η παραλλαγή LM-B παρέχει ενεργή εξισορρόπηση 2A για συστήματα υψηλότερου ρεύματος και μεγαλύτερης χωρητικότητας. Και οι δύο υποστηρίζουν 8-16S LFP και την αρχιτεκτονική παράλληλης συστοιχίας που είναι κοινή στην οικιακή και μικρή εμπορική αποθήκευση, κλιμακώνοντας έως και 16 συστοιχίες παράλληλα (περίπου 160kWh ανά δίκτυο) για έργα που αναπτύσσονται με την πάροδο του χρόνου.

Δύο κριτήρια που αξίζει να σημειωθούν σε οποιαδήποτε συζήτηση πριν από το RFQ: η εξισορρόπηση της απόδοσης κατά την ανάπτυξη εξαρτάται από το υπόλοιπο σύστημα, όπως συζητήθηκε παραπάνω, και τα συγκεκριμένα δεδομένα διαμόρφωσης — συμπεριλαμβανομένης της λογικής ενεργοποίησης εξισορρόπησης, του παραθύρου SOC και της καθοδήγησης αντιστοίχισης pack-cell — είναι κάτι που η ομάδα μηχανικών θα επεξεργαστεί μαζί σας σε επίπεδο έργου και όχι κάτι που θα υποθέσουμε από ένα φύλλο δεδομένων.

Συχνές ερωτήσεις

Q1Είναι η ενεργή εξισορρόπηση 1A πάντα καλύτερη από την παθητική εξισορρόπηση 100mA;

Όχι πάντα — αυτό που μετράει ως καλύτερο εξαρτάται από το τι κάνει ο κύκλος λειτουργίας σας στο πακέτο. Για εφαρμογές όπου η απόκλιση συσσωρεύεται αργά (ελαφριά εφεδρική λειτουργία, ρηχός κύκλος), η παθητική διόρθωση 100mA αντιμετωπίζει το πρόβλημα και προσθέτει το ελάχιστο κόστος. Για εφαρμογές όπου η απόκλιση συσσωρεύεται ταχύτερα από ό,τι μπορούν να διορθώσουν τα 100mA (ημερήσιος βαθύς κύκλος στην αποθήκευση), η ενεργή διόρθωση 1A αντιμετωπίζει καλύτερα το πρόβλημα. Αντιστοιχίστε την προσέγγιση εξισορρόπησης με τον κύκλο λειτουργίας σας, όχι το αντίστροφο.

Q2Η ενεργή εξισορρόπηση παρατείνει τη διάρκεια ζωής του κύκλου;

Η διάρκεια ζωής είναι μια ιδιότητα των ίδιων των κυψελών, όχι κάτι που δημιουργεί η εξισορρόπηση. Αυτό που κάνει η ενεργή εξισορρόπηση είναι να βοηθά το πακέτο να φτάσει την ονομαστική διάρκεια ζωής των κυψελών, μειώνοντας τον κίνδυνο ανισορροπίας που ωθεί μεμονωμένα κυψέλες εκτός του ασφαλούς παραθύρου λειτουργίας τους. Τα κυψέλες καθορίζουν το ανώτατο όριο. Η εξισορρόπηση σας βοηθά να προσεγγίσετε πραγματικά αυτό το ανώτατο όριο αντί να περιορίζεστε από το πιο αδύναμο κύτταρο. Τα συγκεκριμένα δεδομένα διάρκειας ζωής για τη διαμόρφωσή σας αποτελούν μια συζήτηση σε επίπεδο έργου με την ομάδα μηχανικών.

Q3Αν δεν είμαι σίγουρος/η αν το έργο μου χρειάζεται ενεργητική ή παθητική κωδικοποίηση, τι πρέπει να κάνω;

Δώστε στον προμηθευτή το προφίλ του κύκλου λειτουργίας σας — βάθος ημερήσιου κύκλου, αναμενόμενους κύκλους ανά έτος, στόχο διάρκειας ζωής, μέγεθος συσκευασίας και εάν το σύστημα θα φτάνει σε πλήρη φόρτιση τακτικά. Ένας προμηθευτής που καθορίζει με βάση αυτές τις πληροφορίες αντί να επιλέγει την υψηλότερη τιμή είναι αυτός που πρέπει να λάβετε σοβαρά υπόψη. Εάν δεν μπορείτε να βρείτε μια λογική προδιαγραφής που να συνδέεται με τον κύκλο λειτουργίας σας, αυτά είναι τα δεδομένα που χρειάζεστε πριν από την αποστολή της RFQ.

Σχετικά με το DALY

Η DALY σχεδιάζει και κατασκευάζει συστήματα διαχείρισης μπαταριών λιθίου για κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM), κατασκευαστές συσκευασιών και ολοκληρωτές, με προϊόντα που χρησιμοποιούνται σε περισσότερες από 130 χώρες. Η DALY, η οποία ιδρύθηκε το 2015, λειτουργεί σύμφωνα με συστήματα ISO 9001 / ISO 14001 με συμμόρφωση με τα πρότυπα CE και RoHS. Η γραμμή αποθήκευσης ενέργειας φέρει την ιδιότητα Αναγνωρισμένου Συστατικού UL (όχι πλήρη πιστοποίηση συστήματος UL — η διάκριση έχει σημασία για έργα στη Βόρεια Αμερική), με τεκμηρίωση που παρέχεται για την υποστήριξη της πιστοποίησης σε επίπεδο συστήματος σε επίπεδο συσκευασίας ή συστήματος.

Καθορισμός Ενεργής Εξισορρόπησης για το Έργο Αποθήκευσης;

Εάν σχεδιάζετε ένα έργο ηλιακής αποθήκευσης, οικιακής μπαταρίας ή μικρού εμπορικού έργου ESS και θέλετε να καθορίσετε σωστά την εξισορρόπηση, η ομάδα μηχανικών της DALY μπορεί να εξετάσει τον κύκλο λειτουργίας σας και να σας βοηθήσει να προσαρμόσετε την προσέγγιση BMS σε αυτό.

• Μοιραστείτε τον κύκλο λειτουργίας σας: βάθος ημερήσιου κύκλου, αναμενόμενη διάρκεια ζωής, μέγεθος συσκευασίας, παράλληλη διαμόρφωση
• Αίτημα τεκμηρίωσης προδιαγραφών 4ης γενιάς LK / LM-B
• E-mail:dalybms@dalyelec.com

Σελίδα προϊόντος ενεργής εξισορρόπησης:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/