چه زمانی سیستم‌های ذخیره انرژی به تعادل فعال نیاز دارند (و چه زمانی تعادل غیرفعال کافی است)

مشکل دوچرخه‌سواری روزانه: تعادل غیرفعال برای این مشکل طراحی نشده است

یک پک دوچرخه برقی مصرفی شاید روزی یک بار، اغلب کمتر، شارژ شود. یک ابزار برقی در فواصل کوتاه استفاده می‌شود. اکثر کاربردهای عمومی لیتیوم به پک زمان زیادی برای استراحت می‌دهند و هرگونه عدم تعادل کوچک بین سلول‌ها به آرامی در پس‌زمینه اصلاح می‌شود. متعادل‌سازی غیرفعال - معمولاً حدود ۱۰۰ میلی‌آمپر که در طول بالاترین شارژ از بالاترین سلول عبور می‌کند - برای این مشخصات کاری کاملاً خوب عمل می‌کند.

ذخیره انرژی متفاوت است. یک باتری خانگی کوپل شده با انرژی خورشیدی، هر روز و سال به سال، عمیقاً چرخه می‌زند. یک سیستم ذخیره‌سازی تجاری ممکن است چندین بار در روز چرخه بزند. در طول هزاران چرخه، حتی تفاوت‌های کوچک بین سلول‌ها - تلرانس تولید، تفاوت‌های جزئی در طول عمر، گرادیان‌های دما در یک بسته باتری ۱۶ سل - به صورت رانش ولتاژ قابل اندازه‌گیری جمع می‌شوند. بسته باتری دیگر یک رشته یکنواخت نیست و مانند ضعیف‌ترین سلول خود رفتار می‌کند. ظرفیت کل بسته کاهش می‌یابد، عدم تعادل بیشتر می‌شود و در نهایت BMS مجبور می‌شود برای محافظت از ضعیف‌ترین سلول، زودتر از موعد قطع شود - و ظرفیت قابل استفاده را بلااستفاده می‌گذارد.

این حالت خرابی است که خریداران سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی را به سمت متعادل‌سازی فعال سوق می‌دهد. سوال این نیست که آیا به طور کلی سیستم فعال بهتر است یا خیر - سوال این است که آیا چرخه کاری پروژه شما به اندازه‌ای طاقت‌فرسا است که متعادل‌سازی غیرفعال نتواند با آن همگام شود یا خیر.

متعادل‌سازی غیرفعال ۱۰۰ میلی‌آمپر واقعاً چه کاری انجام می‌دهد (و کجا برای ESS کم می‌آورد)

متعادل‌سازی غیرفعال با سوزاندن انرژی اضافی از سلول‌هایی که ابتدا به شارژ کامل می‌رسند، به صورت مقادیر کمی گرما در یک مقاومت شنت عمل می‌کند. یک جریان متعادل‌سازی غیرفعال معمولی ۱۰۰ میلی‌آمپر برای مدیریت رانشی که در کاربردهای سبک‌تر جمع می‌شود، کافی است - اما دو محدودیت ساختاری دارد که برای ذخیره‌سازی مهم هستند:

• فقط در اوج شارژ عمل می‌کند.یک سیستم غیرفعال برای اینکه بتواند سلول‌ها را متعادل کند، نیاز دارد که به آستانه تعادل (معمولاً SOC بالا) برسند. در عملیات ذخیره‌سازی چرخه جزئی که به ندرت شارژ کامل را تجربه می‌کند، تعادل غیرفعال فرصت کمتری برای کار کردن پیدا می‌کند.
• نرخ آن نسبت به رانشی که ممکن است روزانه جمع شود، کوچک است.در برخی از چرخه‌های کاری ESS، عدم تعادل می‌تواند سریع‌تر از آنچه یک سیستم متعادل‌سازی غیرفعال ۱۰۰ میلی‌آمپر - که فقط در یک بازه زمانی محدود در بالای شارژ اعمال می‌شود - قادر به اصلاح آن است، تجمع یابد، بنابراین این شکاف ممکن است در طول ماه‌ها به جای بسته شدن، گسترش یابد.

برای کاربردهای چرخه کم عمق، بالانس غیرفعال به خوبی با چرخه کاری مطابقت دارد و کمترین هزینه را اضافه می‌کند. مشکل ESS به طور خاص عدم تطابق بین نرخ رانش و نرخ اصلاح در زمانی است که چرخه کاری سنگین است.

چه چیزی به تعادل فعال اضافه می‌کند (و ارزش واقعی آن کجاست)

متعادل‌سازی فعال با انتقال انرژی از سلول‌های ولتاژ بالاتر به سلول‌های ولتاژ پایین‌تر - معمولاً از طریق یک مدار انتقال القایی یا خازنی - به جای سوزاندن آن به صورت گرما، عمل می‌کند. دو نتیجه عملی در پی دارد:

• جریان متعادل کننده بالاتر.در حالی که جریان غیرفعال حدود ۱۰۰ میلی‌آمپر است، جریان فعال اختصاصی در سیستم‌های مدیریت انبار (BMS) معمولاً در محدوده ۱ آمپر است - که اصلاحی بسیار سریع‌تر است.
• می‌تواند در طیف وسیع‌تری از SOCها کار کند،نه تنها در اوج شارژ. این موضوع در عملیات ذخیره‌سازی اهمیت دارد، جایی که بسته باتری به ندرت ممکن است در ۱۰۰٪ SOC قرار گیرد.

نتیجه نهایی برای یک پروژه ESS این است که می‌توان رانش ولتاژ سلول را با نرخی که بیشتر با نرخ تجمع آن مطابقت دارد، اصلاح کرد. متعادل‌سازی فعال می‌تواند به بسته باتری کمک کند تا در طول عمر مفید خود به یک رشته یکنواخت نزدیک‌تر بماند و احتمال اینکه ظرفیت قابل استفاده توسط ضعیف‌ترین سلول بلااستفاده بماند را کاهش دهد. نکته‌ای که باید در نظر داشت این است که: عملکرد متعادل‌سازی در سرویس به بقیه سیستم بستگی دارد - تطبیق بسته باتری-سلول در ابتدا، گسترش حرارتی در سراسر رشته باتری، و جایی که در پنجره SOC، متعادل‌سازی مجاز به کار است. داده‌های متعادل‌سازی خاص برای یک پیکربندی بسته باتری مشخص، چیزی است که باید با تیم مهندسی تأیید شود، نه اینکه صرفاً از روی برگه اطلاعات فرض شود.

چه زمانی متعادل‌سازی غیرفعال کافی است (بیش از حد مشخصات را افزایش ندهید)

متعادل‌سازی فعال یک ارتقاء پیش‌فرض نیست. برای طیف وسیعی از کاربردها، متعادل‌سازی غیرفعال واقعاً پاسخ مناسبی است:

• سیستم‌های پشتیبان سبک که به ندرت کار می‌کنند
• بسته‌های یو پی اس مخابراتی که عمدتاً به صورت آماده به کار و به ندرت به صورت چرخه عمیق عمل می‌کنند
• انبارهای کوچک در مقیاس مصرف‌کننده که در آن اقتصاد پروژه، هزینه اضافی BMS را توجیه نمی‌کند.
• سلول‌های کاملاً منطبق با تلرانس اولیه‌ی دقیق، که در آن رانش به آرامی تجمع می‌یابد

تعیین بالانس فعال برای این کاربردها، بدون سود متناسب، هزینه اضافه می‌کند. یک تأمین‌کننده خوب به شما خواهد گفت که چه زمانی روش غیرفعال پاسخ مناسب برای پروژه شماست - و یک نکته‌ی منفی که باید به آن توجه کرد، تأمین‌کننده‌ای است که بالانس فعال را برای هر پروژه‌ای بدون منطق فنی روشن مرتبط با چرخه‌ی کار شما توصیه می‌کند.

چه زمانی ارزش دارد که Active Balancing را برای پروژه ذخیره‌سازی خود مشخص کنید؟

شرایط چرخه کاری که تعادل را به سمت ذخیره انرژی فعال سوق می‌دهند، نسبتاً مشخص هستند. اگر پروژه شما چندین مورد از این موارد را برآورده می‌کند، متعادل‌سازی فعال ارزش مشخص کردن دارد:

• دوچرخه‌سواری عمیق روزانه.ذخیره‌سازی کوپل شده با انرژی خورشیدی که هر روز و سال به سال به طور معناداری تخلیه می‌شود، سریع‌تر از آنچه که متوازن‌سازی دوره‌ای شارژ کامل بتواند آن را اصلاح کند، رانش را جمع می‌کند.
• انتظارات از عمر مفید چند ساله.هرچه انتظار می‌رود سیستم مدت زمان بیشتری کار کند، سیستم تعادل فعال به شما کمک می‌کند تا در برابر رانش تجمعی بیشتر از خود محافظت کنید.
• پیکربندی‌های بسته‌بندی بزرگ‌تر.یک رشته ۱۶S نسبت به یک رشته ۸S مکان‌های بیشتری برای ایجاد رانش دارد، زیرا تعداد بیشتر سلول‌های سری، احتمال تغییر سلول به سلول در سراسر رشته را افزایش می‌دهد. بسته‌های ذخیره‌سازی در ۴۸ ولت (۱۵-۱۶S و بالاتر) از اصلاح سریع‌تر سود بیشتری می‌برند.
• معماری بسته‌های موازیمتعادل‌سازی فعال در سطح سلول به سلول درون هر بسته عمل می‌کند - بین بسته‌های موازی یکسان‌سازی انجام نمی‌دهد، اما به هر بسته جداگانه کمک می‌کند تا سازگاری داخلی خود را حفظ کند، که از رفتار قابل پیش‌بینی‌تری هنگام کار چندین بسته با هم در یک بانک پشتیبانی می‌کند.
• عملکرد چرخه جزئی.اگر مشخصات ذخیره‌سازی شما به ندرت باتری را به شارژ کامل می‌رساند (اوج اصلاح، بهینه‌سازی مصرف خودکار)، اتکای متوازن‌سازی غیرفعال به پنجره‌ی شارژ حداکثری به یک محدودیت واقعی تبدیل می‌شود.

مرجع انتخاب سریع

به طور خلاصه، در اینجا نحوه‌ی تطبیق متعادل‌سازی فعال در مقابل غیرفعال با کاربردهای رایج آمده است. این را به عنوان نقطه شروع برای RFQ خود در نظر بگیرید، نه جایگزینی برای تطبیق با چرخه‌ی کاری خاص خود:

جدول یک مرجع اولیه است؛ به جای برچسب کاربرد به تنهایی، مشخصات را بر اساس مشخصات چرخه کاری واقعی خود مشخص کنید.

تعادل فعال DALY برای کاربردهای ذخیره‌سازی

برای پروژه‌هایی که متعادل‌سازی فعال، مشخصه مناسب است، خط تولید BMS ذخیره‌سازی انرژی نسل چهارم DALY آن را به صورت بومی ارائه می‌دهد. نوع LK، متعادل‌سازی فعال ۱ آمپری را برای پیکربندی‌های ذخیره‌سازی خانگی استاندارد فراهم می‌کند؛ نوع LM-B، متعادل‌سازی فعال ۲ آمپری را برای سیستم‌های با جریان بالاتر و ظرفیت بیشتر فراهم می‌کند. هر دو از LFP 8-16S و معماری بسته‌های موازی رایج در ذخیره‌سازی خانگی و تجاری کوچک پشتیبانی می‌کنند و برای پروژه‌هایی که به مرور زمان رشد می‌کنند، تا ۱۶ بسته به صورت موازی (حدود ۱۶۰ کیلووات ساعت در هر شبکه) قابل افزایش هستند.

دو نکته‌ی قابل توجه در هر گفتگوی قبل از درخواست استعلام قیمت (RFQ): متعادل کردن عملکرد در هنگام استقرار به بقیه‌ی سیستم بستگی دارد، همانطور که در بالا بحث شد، و داده‌های پیکربندی خاص - از جمله منطق ماشه متعادل کننده، پنجره‌ی SOC و راهنمای تطبیق سلول بسته - چیزی است که تیم مهندسی بر اساس پروژه با شما بررسی خواهد کرد، نه چیزی که از روی برگه‌ی اطلاعات فرض شود.

سوالات متداول

Q1آیا متعادل‌سازی فعال ۱ آمپر همیشه بهتر از ۱۰۰ میلی‌آمپر غیرفعال است؟

نه همیشه - آنچه بهتر محسوب می‌شود بستگی به این دارد که چرخه کاری شما چه تاثیری بر روی باتری می‌گذارد. برای کاربردهایی که رانش به آرامی جمع می‌شود (پشتیبانی سبک، چرخه‌های کم عمق)، اصلاح غیرفعال ۱۰۰ میلی‌آمپر با مشکل مطابقت دارد و کمترین هزینه را اضافه می‌کند. برای کاربردهایی که رانش سریع‌تر از ۱۰۰ میلی‌آمپر جمع می‌شود تا بتواند اصلاح کند (چرخه‌های عمیق روزانه در ذخیره‌سازی)، اصلاح فعال ۱ آمپر با مشکل بهتر مطابقت دارد. رویکرد متعادل‌سازی را با چرخه کاری خود مطابقت دهید، نه برعکس.

Q2آیا تعادل فعال، عمر چرخه را افزایش می‌دهد؟

عمر چرخه‌ای، ویژگی خود سلول‌ها است، نه چیزی که متعادل‌سازی ایجاد می‌کند. کاری که متعادل‌سازی فعال انجام می‌دهد این است که با کاهش خطر عدم تعادل که باعث می‌شود سلول‌های منفرد از پنجره عملیاتی ایمن خود خارج شوند، به مجموعه کمک می‌کند تا به عمر مفید نامی سلول‌ها برسند. سلول‌ها سقف را تعیین می‌کنند؛ متعادل‌سازی به شما کمک می‌کند تا به جای محدود شدن توسط ضعیف‌ترین سلول، واقعاً به آن سقف نزدیک شوید. داده‌های خاص عمر مفید برای پیکربندی شما، گفتگویی در سطح پروژه با تیم مهندسی است.

Q3اگر مطمئن نیستم که پروژه من به فعال یا غیرفعال نیاز دارد، چه کاری باید انجام دهم؟

مشخصات چرخه کاری خود را به تأمین‌کننده ارائه دهید - عمق چرخه روزانه، چرخه‌های مورد انتظار در سال، عمر مفید هدف، اندازه بسته و اینکه آیا سیستم به طور منظم به شارژ کامل خواهد رسید یا خیر. تأمین‌کننده‌ای که بر اساس این اطلاعات مشخص می‌کند و به جای اینکه به گزینه با قیمت بالاتر اکتفا کند، همان کسی است که باید جدی گرفته شود. اگر نمی‌توانید دلیل مشخصی پیدا کنید که به چرخه کاری شما مرتبط باشد، این همان اطلاعاتی است که قبل از ارسال درخواست استعلام قیمت به آن نیاز دارید.

درباره دالی

شرکت DALY سیستم‌های مدیریت باتری لیتیومی را برای تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM)، تولیدکنندگان بسته‌بندی و یکپارچه‌سازان طراحی و تولید می‌کند و محصولات آن در بیش از ۱۳۰ کشور جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. DALY که در سال ۲۰۱۵ تأسیس شد، تحت سیستم‌های ISO 9001 / ISO 14001 با انطباق با CE و RoHS فعالیت می‌کند؛ خط تولید ذخیره‌سازی انرژی دارای وضعیت UL Recognized Component (نه گواهینامه کامل سیستم UL - این تمایز برای پروژه‌های آمریکای شمالی اهمیت دارد) است و اسنادی برای پشتیبانی از گواهینامه سطح سیستم در سطح بسته‌بندی یا سیستم ارائه شده است.

آیا می‌خواهید برای پروژه ذخیره‌سازی خود، Active Balancing را تعیین کنید؟

اگر در حال بررسی یک پروژه ذخیره‌سازی خورشیدی، باتری خانگی یا ESS تجاری کوچک هستید و می‌خواهید تعادل را به درستی مشخص کنید، تیم مهندسی DALY می‌تواند چرخه وظیفه شما را بررسی کرده و به شما کمک کند تا رویکرد BMS را با آن تطبیق دهید.

• چرخه کاری خود را به اشتراک بگذارید: عمق چرخه روزانه، عمر مفید مورد انتظار، اندازه بسته، پیکربندی موازی
• درخواست اسناد مشخصات نسل چهارم LK / LM-B
• ایمیل:dalybms@dalyelec.com

صفحه محصول متعادل‌سازی فعال:https://www.dalybms.com/active-balancing-products/