Como prolongar a vida útil das baterias de armazenamento de energia？
2024-09-02
A fim de melhorar efetivamente as flutuações de potência e tensão geradas pela energia fotovoltaica e eólica conectada à rede e pela operação independente, muitas vezes é resolvido integrando o armazenamento de energia para formar uma microrrede. Atualmente, as baterias são o armazenamento de energia mais comum em microrredes. Embora as baterias de armazenamento de energia garantam efetivamente a estabilidade da operação da microrrede, sua vida útil é acelerada devido a cargas e descargas irregulares. As baterias falham frequentemente antes do ciclo planeado de armazenamento de energia, resultando num aumento dos custos de armazenamento de energia.
Este artigo explica como estender a vida útil das baterias de armazenamento de energia a partir das duas perspectivas de uso e design de baterias de armazenamento de energia para garantir que possamos utilizar plenamente suas funções e obter a melhor relação custo-benefício.
I: O impacto do uso de baterias de armazenamento de energia na vida útil
A vida útil das baterias de armazenamento de energia depende de muitos fatores, mas algumas medidas podem ser tomadas durante o uso para prolongar a sua vida útil. A seguir estão alguns métodos que podem ser adotados:
1. Evite sobrecarga e descarga excessiva:
A sobrecarga e a descarga excessiva causarão danos aos materiais internos da bateria e reduzirão sua vida útil. Portanto, deve-se evitar exceder o limite de capacidade da bateria durante o carregamento e descarregamento.
2. Controle a velocidade de carregamento e a taxa de descarga:
Carregar muito rápido ou descarregar muito alto danificará a bateria. Portanto, carregadores e equipamentos de descarga apropriados devem ser usados para controlar a velocidade de carregamento e a taxa de descarga.
3. Armazenamento e manutenção adequados:
Quando a bateria de armazenamento de energia não estiver em uso, ela deve ser armazenada em local seco e com temperatura moderada. Verifique regularmente a aparência e o status de carregamento da bateria e trate e substitua a bateria a tempo se for encontrada alguma anormalidade.
4. Evite ambientes de alta temperatura e alta umidade:
O ambiente de alta temperatura e alta umidade afetará o desempenho e a vida útil da bateria. Portanto, baterias de armazenamento de energia devem ser evitadas em ambientes com alta temperatura e alta umidade.
5. Manutenção e cuidados regulares:
A manutenção regular e os cuidados com as baterias de armazenamento de energia, incluindo a limpeza da aparência, a verificação dos conectores, etc., podem prolongar a vida útil da bateria.
6. Escolha baterias de marcas e qualidade regulares:
A escolha de baterias de marcas e qualidade regulares pode garantir a qualidade e o desempenho das baterias e prolongar sua vida útil.
Em suma, para prolongar a vida útil das baterias de armazenamento de energia, é necessário considerá-las e mantê-las sob vários aspectos. Os métodos corretos de uso e manutenção podem efetivamente melhorar a vida útil e a confiabilidade das baterias de armazenamento de energia.
II: O impacto do design da bateria de armazenamento de energia na vida útil
1. Fatores que afetam a vida útil das baterias de armazenamento de energia
Temperatura:
• Temperaturas muito altas acelerarão o envelhecimento da bateria e temperaturas muito baixas reduzirão a capacidade e a potência da bateria. As baterias de armazenamento de energia precisam controlar razoavelmente a faixa de temperatura operacional para evitar condições extremas de temperatura. O gradiente excessivo de temperatura fará com que a inconsistência da bateria aumente, e o design do sistema de gerenciamento térmico precisa ser otimizado para reduzir a diferença de temperatura entre o interior e o exterior do conjunto de baterias. Por exemplo, muitos armários de armazenamento de energia utilizam agora ar condicionado ou refrigeração líquida para ajustar a temperatura do sistema de armazenamento de energia em tempo real para garantir que a bateria de armazenamento de energia funciona sempre à temperatura mais adequada (cerca de 25 graus Celsius).
Taxa de carga e descarga:
• Taxas elevadas de carga e descarga agravarão a alteração de volume e os danos estruturais do material do eletrodo e reduzirão o ciclo de vida da bateria. As baterias de armazenamento de energia precisam controlar rigorosamente a taxa máxima de carga e descarga. Geralmente, é recomendado definir a corrente de carga e descarga da bateria de armazenamento de energia para 60% da corrente máxima de carga e descarga durante o uso normal.
• Use uma estratégia de redução de potência de pico para controlar o impacto da grande corrente instantânea na bateria através do PCS
Janela de estado de carga (SOC):
SOC, ou State of Charge, refere-se ao estado de carga da bateria, ou seja, a energia restante. Representa a relação entre a energia restante disponível e a energia no estado totalmente carregado após a bateria ter sido usada ou armazenada por um período de tempo.
• Evite que a bateria fique em um estado de SOC alto (como >90%) ou baixo (como <10%) por um longo período, o que acelerará reações colaterais, como decomposição de eletrólitos e danos ao eletrodo.<10%) state for a long time, which will accelerate side reactions such as electrolyte decomposition and electrode damage.
• A configuração razoável dos limites superior e inferior do SOC, como 10%-90%, pode fornecer capacidade disponível suficiente e, ao mesmo tempo, garantir a vida útil da bateria. OHT INFINITEPOWERO sistema de armazenamento de energia define a capacidade de corte de descarga em 10% e a profundidade de descarga em 90%. Maximize a proteção do estado de saúde da bateria e prolongue a vida útil da bateria de armazenamento de energia.
Estresse mecânico:
• O material do eletrodo sofrerá alterações de volume durante ciclos de carga e descarga de longo prazo, gerando estresse mecânico, levando a danos estruturais e atenuação de capacidade.
• O controle razoável da espessura e da porosidade da folha do eletrodo e o uso de coletores de corrente flexíveis e ligantes podem efetivamente aliviar o estresse mecânico.
2. Maneiras eficazes de prolongar a vida útil das baterias de armazenamento de energia
Reforçar a triagem e correspondência da bateria:
• Realize triagem abrangente de fábrica e testes de desempenho de baterias, elimine baterias não qualificadas e melhore a consistência do lote de baterias.
• Use tecnologia de classificação inteligente para combinar baterias com desempenho semelhante para formar agrupamentos de baterias e reduzir diferenças de desempenho entre células.
HT INFINITEPOWERbaterias de armazenamento de energiatodos usam novas células de grau A produzidas em 3 meses. Antes da montagem, todas as células são recapacitadas e combinadas para garantir a consistência de todas as células.
HT INFINITEPOWERbaterias de armazenamento de energiatodos usam novas células de grau A produzidas em 3 meses. Antes da montagem, todas as células são recapacitadas e combinadas para garantir a consistência de todas as células.
Otimize a estratégia de gerenciamento de bateria:
• Evite sobrecarga e descarga excessiva das baterias e controle a tensão de corte de carga e a tensão de corte de descarga razoáveis.
• Use tecnologia de balanceamento inteligente para ajustar a tensão e o SOC de cada célula em tempo real para reduzir inconsistências.
• Implementar diagnósticos de saúde da bateria e alertas precoces durante todo o ciclo de vida para descobrir e lidar prontamente com baterias problemáticas.
Quando múltiplas baterias são usadas em série ou paralelo em uma bateria, a diferença na tensão da bateria é a manifestação mais típica de desequilíbrio. Em ambos os casos de SOC ou desequilíbrio de capacidade total, a bateria com SOC mais alto fica exposta a uma tensão mais alta. Por exemplo, se uma bateria tiver menos capacidade do que as outras três ligadas em série no conjunto, o que acontecerá se todas começarem com o mesmo estado de carga? O carregamento CC/CV (corrente constante/tensão constante) levará o pacote para 4,2x4=16,8V (típico). No entanto, as tensões das células individuais não serão iguais. Conforme mostrado na Figura 5 abaixo, a tensão da bateria de “baixa capacidade” será muito maior que a do restante das baterias, enquanto a tensão da bateria de capacidade normal terá uma tensão menor do que quando carregada normalmente. Quando a capacidade total é inferior a 10%, a tensão da bateria começa a subir para a área perigosa acima de 4,3 V, o que causará degradação adicional desta bateria e até se tornará um problema de segurança.
O impacto da degradação da bateria causada pelo desequilíbrioé automaticamente acelerado. Uma vez que a capacidade da bateria está baixa, ela fica exposta a tensões cada vez mais altas durante o carregamento, fazendo com que ela se degrade mais rapidamente, tornando sua capacidade ainda menor, fechando assim o ciclo de fuga. A fim de eliminar o impacto deste desequilíbrio nos efeitos de segurança e redução da vida útil da bateria de armazenamento de energia,HT INFINITEPOWERequipa a bateria de armazenamento de energia com uma placa de balanceamento ativo que pode identificar automaticamente as diferenças de tensão e resistência interna de cada célula, equilibrar de forma inteligente a bateria de armazenamento de energia e garantir a consistência da bateria de armazenamento de energia.
Melhore o gerenciamento térmico da bateria:
• Diferenças excessivas de temperatura dentro e entre conjuntos de baterias agravarão o envelhecimento da bateria e reduzirão a confiabilidade. Um sistema de gerenciamento térmico razoável precisa ser projetado para reduzir as diferenças de temperatura e controlar a faixa ideal de temperatura operacional.
• Use tecnologias avançadas de gerenciamento térmico, como refrigeração líquida e materiais de mudança de fase, para melhorar a eficiência da dissipação de calor e reduzir o risco de fuga térmica. (Insira um gabinete de refrigeração líquida aqui, cuspa para mostrar a tubulação de refrigeração líquida e marque-a no diagrama)
• Combinado com monitoramento de temperatura em tempo real, aviso de fuga térmica e proteção para a bateria.
Reforçar a proteção e manutenção da bateria:
• As baterias de armazenamento de energia ficam expostas a ambientes externos por um longo período e são necessárias medidas de proteção confiáveis. Use invólucros de proteção de alto nível para evitar a intrusão de chuva, poeira, etc. e atender aos requisitos de à prova d'água, à prova de poeira e resistente à corrosão.
• Realize regularmente inspeções e manutenção de rotina em baterias de armazenamento de energia, incluindo limpeza, aperto, testes de isolamento, etc., para eliminar possíveis riscos à segurança.
• Estabelecer um plano de emergência para acidentes e configurar a protecção contra incêndios, monitorização e outras instalações de segurança necessárias para minimizar o risco de acidentes.
O ciclo de vida e a confiabilidade dosistema de armazenamento de energiaas baterias são factores-chave que afectam a viabilidade técnica e económica dos projectos de armazenamento de energia. Melhorar o ciclo de vida e a confiabilidade das baterias requer otimização abrangente do desempenho da bateria e das condições de uso em vários aspectos, incluindo materiais da bateria, design da bateria, integração do sistema e gerenciamento de operação e manutenção.
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