เดอะระบบแบตเตอรี่เป็นแกนหลักของระบบกักเก็บพลังงานทั้งหมด ประกอบด้วยเซลล์ทรงกระบอกหลายร้อยเซลล์ หรือเซลล์ปริซึมทั้งแบบอนุกรมและแบบขนาน ความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่เก็บพลังงานส่วนใหญ่หมายถึงความไม่สม่ำเสมอของพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความจุของแบตเตอรี่ ความต้านทานภายใน และอุณหภูมิ เมื่อใช้แบตเตอรี่ที่มีความไม่สม่ำเสมอแบบอนุกรมและแบบขนาน จะเกิดปัญหาดังต่อไปนี้:

1. การสูญเสียกำลังการผลิตที่มีอยู่

ในระบบกักเก็บพลังงาน เซลล์เดี่ยวจะถูกเชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนานเพื่อสร้างกล่องแบตเตอรี่ กล่องแบตเตอรี่จะถูกเชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนานเพื่อสร้างกลุ่มแบตเตอรี่ และกลุ่มแบตเตอรี่หลายกลุ่มจะถูกเชื่อมต่อโดยตรงกับบัสบาร์ DC เดียวกันแบบขนาน สาเหตุของความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่ที่นำไปสู่การสูญเสียความจุที่ใช้งานได้ ได้แก่ ความไม่สม่ำเสมอแบบอนุกรมและความไม่สม่ำเสมอแบบขนาน

• การสูญเสียเนื่องจากความไม่สอดคล้องกันของชุดแบตเตอรี่
ตามหลักการของแบตเตอรี่แบบอนุกรม ความจุของระบบแบตเตอรี่จะขึ้นอยู่กับแบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยที่สุด เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่แต่ละก้อน ความแตกต่างของอุณหภูมิ และความไม่สม่ำเสมออื่นๆ ทำให้ความจุที่ใช้งานได้ของแบตเตอรี่แต่ละก้อนแตกต่างกัน แบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยจะชาร์จเต็มเมื่อชาร์จและหมดเมื่อใช้งาน ซึ่งจำกัดการชาร์จของแบตเตอรี่อื่นๆ ในระบบแบตเตอรี่ ส่งผลให้ความจุที่ใช้งานได้ของระบบแบตเตอรี่ลดลง หากไม่มีการจัดการที่สมดุลอย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเวลาใช้งานเพิ่มขึ้น การเสื่อมสภาพและความแตกต่างของความจุของแบตเตอรี่แต่ละก้อนจะรุนแรงขึ้น และความจุที่ใช้งานได้ของระบบแบตเตอรี่จะลดลงอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น

• การสูญเสียเนื่องจากความไม่สอดคล้องกันแบบขนานของกลุ่มแบตเตอรี่

เมื่อต่อชุดแบตเตอรี่แบบขนานเข้าด้วยกันโดยตรง จะเกิดกระแสหมุนเวียนขึ้นหลังจากการชาร์จและการคายประจุ และแรงดันไฟฟ้าของแต่ละชุดแบตเตอรี่จะถูกบังคับให้สมดุลกัน หากเกิดความไม่สมดุลและการคายประจุที่ไม่สิ้นสุด จะทำให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง อุณหภูมิสูงขึ้น เร่งการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ และลดความจุที่ใช้งานได้ของระบบแบตเตอรี่

นอกจากนี้ เนื่องจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่มีค่าน้อย แม้ว่าความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างกลุ่มแบตเตอรี่ที่เกิดจากความไม่สม่ำเสมอจะมีเพียงไม่กี่โวลต์ แต่กระแสไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างกลุ่มแบตเตอรี่จะมีค่ามาก ดังแสดงในข้อมูลที่วัดได้ของสถานีจ่ายไฟในตารางด้านล่าง ความแตกต่างของกระแสไฟฟ้าในการชาร์จสูงถึง 75A (เมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ยทางทฤษฎีแล้ว ค่าเบี่ยงเบนอยู่ที่ 42%) และกระแสไฟฟ้าที่เบี่ยงเบนนี้จะนำไปสู่การชาร์จเกินและการคายประจุเกินในกลุ่มแบตเตอรี่บางกลุ่ม ซึ่งจะส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และอาจนำไปสู่อุบัติเหตุร้ายแรงด้านความปลอดภัยได้

2. การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเซลล์อย่างรวดเร็วและอายุขัยที่สั้นลงของเซลล์เดี่ยว อันเนื่องมาจากอุณหภูมิที่ไม่คงที่

อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของระบบกักเก็บพลังงาน เมื่ออุณหภูมิภายในของระบบกักเก็บพลังงานเพิ่มขึ้น 15 องศาเซลเซียส อายุการใช้งานของระบบจะสั้นลงกว่าครึ่ง แบตเตอรี่ลิเธียมจะสร้างความร้อนจำนวนมากในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ และความแตกต่างของอุณหภูมิของแบตเตอรี่แต่ละก้อนจะยิ่งเพิ่มความไม่สม่ำเสมอของความต้านทานภายในและความจุ ซึ่งจะนำไปสู่การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่แต่ละก้อนอย่างรวดเร็ว ทำให้อายุการใช้งานของระบบแบตเตอรี่สั้นลง และอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อความปลอดภัยได้

จะรับมือกับความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่เก็บพลังงานได้อย่างไร?

ความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่เป็นสาเหตุหลักของปัญหามากมายในระบบจัดเก็บพลังงานในปัจจุบัน แม้ว่าการกำจัดความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่จะเป็นเรื่องยากเนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของแบตเตอรี่และผลกระทบของสภาพแวดล้อมการใช้งาน แต่เทคโนโลยีดิจิทัล เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง และเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานสามารถบูรณาการเข้าด้วยกันเพื่อใช้ไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ การควบคุมด้วยเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ช่วยลดผลกระทบของความไม่สม่ำเสมอของแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งจะช่วยเพิ่มความจุที่ใช้งานได้ของระบบจัดเก็บพลังงานและปรับปรุงความปลอดภัยของระบบได้อย่างมาก

• เทคโนโลยีการปรับสมดุลแบบแอคทีฟจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิของแบตเตอรี่แต่ละก้อนแบบเรียลไทม์ ช่วยขจัดความไม่สม่ำเสมอของการต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรมได้อย่างสูงสุด และเพิ่มความจุของระบบจัดเก็บพลังงานได้มากกว่า 20% ตลอดอายุการใช้งาน

• ในการออกแบบระบบไฟฟ้าของระบบกักเก็บพลังงาน การจัดการการชาร์จและการคายประจุของกลุ่มแบตเตอรี่แต่ละกลุ่มจะดำเนินการแยกกัน และกลุ่มแบตเตอรี่จะไม่เชื่อมต่อแบบขนาน ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาการไหลเวียนที่เกิดจากการต่อกระแสตรงแบบขนาน และช่วยเพิ่มความจุที่ใช้งานได้ของระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

• การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำเพื่อยืดอายุการใช้งานของระบบจัดเก็บพลังงาน

มีการเก็บรวบรวมและตรวจสอบอุณหภูมิของเซลล์แต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์ โดยใช้การจำลองทางความร้อนด้วย CFD สามระดับและข้อมูลการทดลองจำนวนมาก จึงสามารถปรับปรุงการออกแบบทางความร้อนของระบบแบตเตอรี่ให้เหมาะสมที่สุด ส่งผลให้ความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดระหว่างเซลล์แต่ละเซลล์ในระบบแบตเตอรี่น้อยกว่า 5 °C และแก้ปัญหาการแยกแยะเซลล์แต่ละเซลล์ที่เกิดจากความไม่สม่ำเสมอของอุณหภูมิได้

หากต้องการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมแบบกำหนดเองตามความต้องการพิเศษ โปรดติดต่อทีมงาน LIAO เพื่อขอรายละเอียดเพิ่มเติม