ILsistema di batterieè il nucleo dell'intero sistema di accumulo di energia, costituito da centinaia di celle cilindriche ocellule prismatichein serie e in parallelo. L'incoerenza delle batterie di accumulo di energia si riferisce principalmente all'incoerenza di parametri quali la capacità della batteria, la resistenza interna e la temperatura. Quando si utilizzano batterie con incoerenze in serie e in parallelo, si verificano i seguenti problemi:

1. Perdita di capacità disponibile

Nei sistemi di accumulo di energia, le singole celle sono collegate in serie e in parallelo per formare un pacco batterie, i pacchi batterie sono collegati in serie e in parallelo per formare un cluster di batterie, e più cluster di batterie sono collegati direttamente in parallelo alla stessa barra di distribuzione CC. Le cause di incoerenza delle batterie che portano alla perdita di capacità utilizzabile includono l'incoerenza in serie e l'incoerenza in parallelo.

• Perdita dovuta all'incoerenza della serie di batterie
Secondo il principio del barile, la capacità complessiva del sistema di batterie dipende dalla singola batteria con la capacità minore. A causa delle caratteristiche intrinseche delle singole batterie, delle differenze di temperatura e di altri fattori, la capacità utilizzabile di ciascuna batteria sarà diversa. La batteria con la capacità minore si carica completamente durante la fase di carica e si scarica completamente durante la fase di scarica, limitando la capacità di carica e scarica delle altre batterie del sistema e determinando una diminuzione della capacità totale disponibile. Senza un'efficace gestione bilanciata, con l'aumentare del tempo di funzionamento, l'attenuazione e la disomogeneità della capacità delle singole batterie si intensificheranno, accelerando ulteriormente il declino della capacità totale del sistema.

• Perdita di incoerenza parallela del cluster di batterie

Quando i gruppi di batterie sono collegati direttamente in parallelo, si verifica un fenomeno di corrente circolante dopo la carica e la scarica, e le tensioni di ciascun gruppo di batterie vengono forzate a bilanciarsi. Questo squilibrio e la scarica incompleta causano una perdita di capacità e un aumento della temperatura della batteria, accelerandone il degrado e riducendo la capacità disponibile del sistema di batterie.

Inoltre, a causa della bassa resistenza interna della batteria, anche se la differenza di tensione tra i gruppi causata da incongruenze è di pochi volt, la corrente disomogenea tra i gruppi sarà elevata. Come mostrato nei dati misurati di una centrale elettrica nella tabella sottostante, la differenza nella corrente di carica raggiunge i 75 A (rispetto alla media teorica, la deviazione è del 42%), e questa corrente disomogenea porterà a sovraccarico e scarica eccessiva in alcuni gruppi di batterie; ciò influirà notevolmente sull'efficienza di carica e scarica, sulla durata della batteria e potrebbe persino causare gravi incidenti.

2. Differenziazione accelerata e vita ridotta delle singole cellule causate da temperature incoerenti

La temperatura è il fattore più critico che influenza la durata di un sistema di accumulo di energia. Un aumento di 15 °C della temperatura interna del sistema riduce la sua durata di oltre la metà. La batteria al litio genera molto calore durante i cicli di carica e scarica, e la differenza di temperatura tra le singole batterie accentua ulteriormente le variazioni di resistenza e capacità interne, accelerando il deterioramento delle singole batterie, riducendo la durata del ciclo di vita dell'intero sistema e, potenzialmente, creando rischi per la sicurezza.

Come gestire l'incostanza delle batterie di accumulo di energia?

L'instabilità delle batterie è la causa principale di molti problemi negli attuali sistemi di accumulo di energia. Sebbene sia difficile eliminare completamente tale instabilità a causa delle caratteristiche chimiche delle batterie e dell'impatto dell'ambiente di applicazione, l'integrazione tra tecnologia digitale, elettronica di potenza e tecnologie di accumulo di energia consente di sfruttare al meglio l'elettricità. La controllabilità offerta dalla tecnologia elettronica minimizza l'impatto delle instabilità delle batterie al litio, aumentando significativamente la capacità utilizzabile dei sistemi di accumulo e migliorandone la sicurezza.

•La tecnologia di bilanciamento attivo monitora in tempo reale la tensione e la temperatura di ogni singola batteria, eliminando al massimo le incongruenze dovute al collegamento in serie delle batterie e aumentando la capacità disponibile del sistema di accumulo di energia di oltre il 20% durante l'intero ciclo di vita.

•Nella progettazione elettrica del sistema di accumulo di energia, la gestione della carica e della scarica di ciascun gruppo di batterie viene effettuata separatamente e i gruppi di batterie non sono collegati in parallelo, il che evita il problema di circolazione causato dal collegamento in parallelo della corrente continua e migliora efficacemente la capacità disponibile del sistema.

•Controllo preciso della temperatura per prolungare la durata del sistema di accumulo di energia

La temperatura di ogni singola cella viene raccolta e monitorata in tempo reale. Attraverso una simulazione termica CFD a tre livelli e una grande quantità di dati sperimentali, viene ottimizzato il progetto termico del sistema di batterie, in modo che la differenza di temperatura massima tra le singole celle del sistema sia inferiore a 5 °C, risolvendo così il problema della differenziazione tra le singole celle causata da incoerenze di temperatura.

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