储能电池不一致问题及解决方案

储能电池不一致问题及解决方案

电池系统是整个储能系统的核心,由数百个圆柱形电池或棱柱形细胞串联和并联。储能电池的不一致主要是指电池容量、内阻、温度等参数的不一致。当不一致的电池串并联使用时,会出现以下问题:

1. 可用容量损失

储能系统中,单体电池串并联组成电池箱,电池箱串并联组成电池簇,多个电池簇直接并联在同一直流母排上。电池不一致导致可用容量损失的原因包括串联不一致和并联不一致。

•电池串联不一致损耗
根据木桶原理,电池系统的串联容量取决于容量最小的单体电池。由于单体电池本身的不一致性、温差等不一致性,每个单体电池的可用容量会有所不同。容量小的单体电池充电时充满,放电时放空,限制了电池系统中其他单体电池的充电。放电容量,导致电池系统的可用容量减少。如果没有有效的均衡管理,随着运行时间的增加,单体电池容量的衰减和分化将会加剧,电池系统的可用容量将进一步加速下降。

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•电池组并联不一致损耗

当电池组直接并联时,充放电后会出现环流现象,各电池组电压被迫平衡。不满和不竭的放电会导致电池容量损失和温度升高,加速电池衰减,降低电池系统的可用容量。

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另外,由于电池内阻较小,即使不一致造成的簇间电压差只有几伏,簇间电流不均匀也会很大。如下表某电站实测数据所示,充电电流差异达到75A(与理论平均值相比偏差达42%),偏差电流会导致部分电池组出现过充、过放现象;它会极大地影响充放电效率、电池寿命,甚至导致严重的安全事故。

2、温度不一致导致单细胞分化加速、寿命缩短

温度是影响储能系统寿命的最关键因素。当储能系统内部温度升高15℃时,系统寿命将缩短一半以上。锂电池在充放电过程中会产生大量热量,单体电池的温差会进一步加剧内阻和容量的不一致,从而导致单体电池加速分化,缩短周期影响电池系统的寿命,甚至造成安全隐患。

储能电池不一致如何处理?

电池不一致是当前储能系统诸多问题的根本原因。虽然由于电池的化学特性和应用环境的影响,电池不一致性很难消除,但数字技术、电力电子技术和储能技术可以集成起来使用电力。电子技术的可控性最大限度地减少了锂电池不一致性的影响,可以大大增加储能系统的可用容量,提高系统安全性。

•主动平衡技术实时监测每节单体电池的电压和温度,最大限度消除电池串联的不一致现象,使储能系统全生命周期可用容量提高20%以上。3

•储能系统电气设计中,各电池簇单独进行充放电管理,电池簇不并联,避免了直流并联带来的环流问题,有效提高系统的可用容量。4

•精确的温度控制,延长储能系统的使用寿命

每个单电池的温度都被实时采集和监测。通过三级CFD热模拟和大量实验数据,优化电池系统的热设计,使电池系统单体电芯之间的最大温差小于5℃,解决了电池系统的热问题。解决了温度不一致引起的单细胞分化问题。5

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发布时间:2024年1月24日