Kdaj sistemi za shranjevanje energije potrebujejo aktivno uravnoteženje (in kdaj je pasivno zadostno)

Problem vsakodnevnega kolesarjenja: pasivno uravnoteženje ni bilo zasnovano za to

Potrošniški paket električnega kolesa se polni morda enkrat na dan, pogosto manj. Električno orodje se uporablja v kratkih intervalih. Večina splošnih litijevih baterij daje paketu dovolj časa, da miruje, in vsako majhno neravnovesje med celicami se počasi popravi v ozadju. Pasivno uravnoteženje – običajno okoli 100 mA, ki se med najvišjim polnjenjem prenaša čez najvišjo celico – deluje popolnoma v redu za ta profil delovanja.

Shranjevanje energije je drugačno. Domača baterija, povezana s sončno energijo, se vsak dan, leto za letom, močno ciklira. Komercialni sistem za shranjevanje se lahko ciklira večkrat na dan. V tisočih ciklih se že majhne razlike med celicami – proizvodna toleranca, majhne starostne razlike, temperaturni gradienti v paketu 16S – kopičijo v merljiv napetostni drift. Paket preneha biti enoten niz in se začne obnašati kot njegova najšibkejša celica. Kapaciteta celotnega paketa se zmanjša, neravnovesje se poveča in sčasoma se mora BMS zgodaj odklopiti, da zaščiti najšibkejšo celico, zaradi česar uporabna kapaciteta ostane nasedla.

To je način odpovedi, ki kupce shranjevanja energije pritegne k aktivnemu uravnoteženju. Vprašanje ni, ali je aktivno uravnoteženje na splošno boljše – temveč ali je delovni cikel vašega projekta dovolj zahteven, da pasivno uravnoteženje ne more slediti.

Kaj dejansko počne pasivno uravnoteženje 100 mA (in kje ni dovolj za ESS)

Pasivno uravnoteženje deluje tako, da odvečno energijo iz celic, ki prve dosežejo polno napolnjenost, odvaja v obliki majhnih količin toplote na paralelnem uporu. Tipičen pasivni balansirni tok 100 mA je dovolj za obvladovanje zdrsa, ki se kopiči v lažjih aplikacijah – vendar ima dve strukturni omejitvi, ki sta pomembni za shranjevanje:

• Deluje le pri najvišji napolnjenosti.Pasivni sistem potrebuje, da celice dosežejo prag uravnoteženja (običajno visoko stanje napolnjenosti), preden jih lahko izenači. Pri delovanju shranjevanja z delnim ciklom, ki le redko pride do polnega polnjenja, ima pasivno uravnoteženje manj možnosti za delovanje.
• Njegova hitrost je majhna glede na dnevno kopičenje odnašanja.V nekaterih delovnih ciklih ESS se lahko neravnovesje kopiči hitreje, kot ga lahko odpravi 100mA pasivni sistem za uravnoteženje – ki se uporablja le v omejenem časovnem oknu na vrhuncu polnjenja –, zato se lahko vrzel z meseci poveča, namesto da bi se zmanjšala.

Pri aplikacijah s plitvim ciklom se pasivno uravnoteženje dobro ujema z delovnim ciklom in prinaša najmanj stroškov. Problem pri ESS je zlasti neusklajenost med stopnjo zdrsa in stopnjo korekcije, ko je delovni cikel velik.

Kaj doda aktivno uravnoteženje (in kje leži prava vrednost)

Aktivno uravnoteženje deluje tako, da energijo prenaša iz celic z višjo napetostjo v celice z nižjo napetostjo – običajno prek induktivnega ali kapacitivnega prenosnega vezja – namesto da bi jo sežigal kot toploto. Iz tega sledita dve praktični posledici:

• Višji uravnoteženi tok.Medtem ko je pasivni tok okoli 100 mA, je namensko aktivno uravnoteženje v sistemih za shranjevanje BMS običajno v območju 1 A – kar je za velikostni red hitrejša korekcija.
• Deluje lahko na večjem delu območja SOC,ne le pri najvišji stopnji polnjenja. To je pomembno pri shranjevanju, kjer je baterija le redko napolnjena do 100 % napolnjenosti.

Končni rezultat projekta ESS je, da je mogoče odpraviti nihanje napetosti celic s hitrostjo, ki se bolj ujema s hitrostjo kopičenja. Aktivno uravnoteženje lahko pomaga, da paket ostane bližje enotnemu nizu skozi celotno življenjsko dobo, kar zmanjša verjetnost, da bi uporabna zmogljivost ostala nasedla zaradi najšibkejše celice. Upoštevati je treba naslednje: delovanje uravnoteženja med delovanjem je odvisno od preostalega sistema – ujemanja paketov celic na začetku, toplotne porazdelitve po nizu in tega, kje v oknu SOC je uravnoteženje dovoljeno delovati. Specifične podatke o uravnoteženju za dano konfiguracijo paketa je treba potrditi z inženirsko ekipo in ne le predvidevati na podlagi podatkovnega lista.

Kdaj je pasivno uravnoteženje dovolj (ne pretiravajte s specifikacijami)

Aktivno uravnoteženje ni privzeta nadgradnja. Za širok spekter aplikacij je pasivno resnično prava rešitev:

• Lahki rezervni sistemi, ki se redko vklapljajo in izklapljajo
• Telekomunikacijski UPS paketi, ki delujejo predvsem kot v stanju pripravljenosti in redko delujejo globoko
• Majhno skladiščenje za potrošnike, kjer ekonomija projekta ne upravičuje dodatnih stroškov sistema BMS
• Dobro ujemajoče se celice z ozko začetno toleranco, kjer se drift počasi kopiči

Določanje aktivnega uravnoteženja za te aplikacije povečuje stroške brez sorazmerne koristi. Dober dobavitelj vam bo povedal, kdaj je pasivno uravnoteženje prava rešitev za vaš projekt – opozorilni znak pa je dobavitelj, ki priporoča aktivno uravnoteženje za vsak projekt brez jasne tehnične utemeljitve, vezane na vaš delovni cikel.

Kdaj je za vaš projekt shranjevanja vredno določiti aktivno uravnoteženje

Pogoji delovnega cikla, ki prevesijo tehtnico v korist aktivnega shranjevanja energije, so dokaj specifični. Če vaš projekt izpolnjuje več teh pogojev, je vredno določiti aktivno uravnoteženje:

• Dnevno globoko kolesarjenje.Sončno vezana shramba, ki se vsak dan, leto za letom, smiselno prazni, kopiči zdrs hitreje, kot ga lahko popravi periodično uravnoteženje polnjenja.
• Pričakovana večletna življenjska doba.Dlje ko se pričakuje delovanje sistema, večji kumulativni odmik vam pomaga preprečiti aktivno uravnoteženje.
• Večje konfiguracije paketov.Niz 16S ima več mest za razvoj drifta kot niz 8S, ker večje število zaporedno povezanih celic poveča verjetnost variacij med celicami v nizu. Akumulatorji pri 48 V (15-16S) in več imajo več koristi od hitrejše korekcije.
• Arhitektura vzporednega paketa.Aktivno uravnoteženje deluje na ravni celic znotraj vsakega paketa – ne izenačuje med vzporednimi paketi, vendar pomaga vsakemu posameznemu paketu ohranjati notranjo skladnost, kar podpira bolj predvidljivo vedenje, ko več paketov deluje skupaj v banki.
• Delovanje z delnim ciklom.Če vaš profil shranjevanja le redko napolni baterijo do konca (zmanjševanje porabe energije ob največji porabi, optimizacija lastne porabe), postane odvisnost pasivnega uravnoteženja od okna najvišje napolnjenosti resnična omejitev.

Referenca za hitro izbiro

Če povzamemo, je tukaj prikazano, kako se aktivno in pasivno uravnoteženje običajno preslika v običajne aplikacije. To obravnavajte kot izhodišče za vaše povpraševanje po ponudbi in ne kot nadomestilo za ujemanje z vašim specifičnim delovnim ciklom:

Tabela je izhodiščna referenca; navedite glede na dejanski profil delovnega cikla in ne samo na podlagi oznake aplikacije.

DALY aktivno uravnoteženje za aplikacije shranjevanja

Za projekte, kjer je aktivno uravnoteženje prava specifikacija, DALY-jeva linija sistemov za shranjevanje energije BMS 4. generacije to funkcijo že vključuje. Različica LK zagotavlja 1A aktivno uravnoteženje za standardne konfiguracije domačega shranjevanja; različica LM-B zagotavlja 2A aktivno uravnoteženje za sisteme z višjim tokom in večjo zmogljivostjo. Oba podpirata 8-16S LFP in arhitekturo vzporednih paketov, ki je pogosta v domačih in majhnih komercialnih sistemih za shranjevanje, s skaliranjem do 16 paketov vzporedno (približno 160 kWh na omrežje) za projekte, ki sčasoma rastejo.

V vsakem pogovoru pred oddajo povpraševanja po ponudbi je vredno omeniti dve določbi: uravnoteženje zmogljivosti pri uvajanju je odvisno od preostalega sistema, kot je bilo omenjeno zgoraj, specifični konfiguracijski podatki – vključno z logiko sprožilca uravnoteženja, oknom SOC in smernicami za ujemanje paketnih celic – pa so nekaj, kar bo inženirska ekipa z vami obravnavala na projektni ravni in ne nekaj, kar bi lahko predvidevali na podlagi podatkovnega lista.

Pogosto zastavljena vprašanja

Q1Ali je aktivno uravnoteženje 1A vedno boljše od pasivnega 100mA?

Ne vedno – kaj šteje za boljše, je odvisno od tega, kako vaš delovni cikel vpliva na baterijski paket. Za aplikacije, kjer se drift kopiči počasi (lahka rezervna izmena, plitvo cikliranje), 100 mA pasivna korekcija ustreza težavi in ​​​​poveča stroške. Za aplikacije, kjer se drift kopiči hitreje, kot ga lahko odpravi 100 mA (dnevno globoko cikliranje pri shranjevanju), 1A aktivna korekcija bolje ustreza težavi. Prilagodite pristop k uravnoteženju svojemu delovnemu ciklu in ne obratno.

Q2Ali aktivno uravnoteženje podaljša življenjsko dobo cikla?

Življenjska doba celic je lastnost samih celic, ne nekaj, kar ustvari uravnoteženje. Aktivno uravnoteženje pomaga baterijskemu paketu doseči nazivno življenjsko dobo celic, saj zmanjša tveganje, da bi neravnovesje posamezne celice potisnilo izven njihovega varnega delovnega okna. Celice določajo zgornjo mejo; uravnoteženje vam pomaga, da se tej zgornji meji dejansko približate, namesto da bi bili omejeni z najšibkejšo celico. Specifični podatki o življenjski dobi za vašo konfiguracijo so predmet pogovora na ravni projekta z inženirsko ekipo.

Q3Če nisem prepričan/a, ali moj projekt potrebuje aktivno ali pasivno kritje, kaj naj storim?

Dobavitelju predložite profil delovnega cikla – dnevno globino cikla, pričakovano število ciklov na leto, ciljno življenjsko dobo, velikost paketa in ali bo sistem redno dosegal polno napolnjenost. Dobavitelja, ki specifikacije poda na podlagi teh informacij in se ne odloči za dražjo možnost, je treba jemati resno. Če ne morete dobiti utemeljitve specifikacije, ki se nanaša na vaš delovni cikel, so to podatki, ki jih potrebujete, preden oddate povpraševanje po ponudbi.

O podjetju DALY

DALY načrtuje in izdeluje sisteme za upravljanje litijevih baterij za proizvajalce originalne opreme (OEM), proizvajalce paketov in integratorje, izdelke pa uporabljajo v več kot 130 državah. Podjetje DALY, ustanovljeno leta 2015, deluje v skladu s sistemi ISO 9001 / ISO 14001 s skladnostjo s CE in RoHS; linija za shranjevanje energije ima status UL Recognized Component (ni polnega certifikata sistema UL – ta razlika je pomembna za severnoameriške projekte), z dokumentacijo, ki podpira certificiranje na ravni sistema na ravni paketa ali sistema.

Določanje aktivnega uravnoteženja za vaš projekt shranjevanja?

Če načrtujete projekt sončne shranjevanja, domačega akumulatorja ali manjšega komercialnega sistema za energijsko učinkovitost (ESS) in želite pravilno določiti uravnoteženje, vam lahko inženirska ekipa DALY pregleda vaš delovni cikel in vam pomaga prilagoditi pristop BMS.

• Delite svoj delovni cikel: globina dnevnega cikla, pričakovana življenjska doba, velikost paketa, vzporedna konfiguracija
• Zahtevajte dokumentacijo s specifikacijami za LK / LM-B 4. generacije
• E-pošta:dalybms@dalyelec.com

Stran izdelka za aktivno uravnoteženje:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/