Laajentaminen a 48 V:n natrium-ioni-varastointijärjestelmä ei tarkoita pelkästään uuden akun lisäämistä rinnakkain. Lisäakut voivat pidentää latausaikaa, mutta ne voivat myös aiheuttaa SOC-arvon epätasapainoa, epätasaista virranjakoa, BMS-järjestelmän ennenaikaista suojakytkentää, epätarkkaa käyttöajan näyttöä sekä vaikeuksia akun palautumisessa syväpurkauksen jälkeen.
Koska natrium-ioniakut eroavat lyijyakkuista tai LiFePO4-akuista jännitekäyrän, SOC-kartoituksen, kylmäladatun ja BMS-logiikan osalta, ”48 V:n akku tuettu” ei aina tarkoita, että laajennus on mahdollista.
Keskeinen kysymys on, pystyykö laajennettu akustojärjestelmäsi lataamaan, purkamaan, antamaan hälytyksen, vähentämään tehoa ja palautumaan yhtenä koordinoituna järjestelmänä.
Kamada Power 48 V, 200 Ah, 10 kWh natriumioniakku
Aloita nykyisen järjestelmän rajoista
Ennen kapasiteetin lisäämistä on syytä selvittää, miten nykyinen 48 V:n järjestelmäsi todellisuudessa toimii.
Kevyt varaparisto eroaa akustoista, jotka on kytketty invertteriin, tietoliikennetasasuuntaajaan, verkosta riippumattomaan aurinkosähköjärjestelmään, matkailuauton sähköjärjestelmään, siirrettävään valvontakameratorniin, varastolaitteeseen tai teolliseen kuormitukseen.
Projektissasi saatetaan tarvita pidempää varmennusaikaa, suurempaa huippuvirtaa, parempaa käynnistymistä kylmissä olosuhteissa tai pidempää toiminta-aikaa pilvisinä päivinä. Järjestelmäsi rajoitteena ei kuitenkaan välttämättä ole lainkaan akun kapasiteetti. Rajoitteena voi olla laturi, invertteri, kaapelireitti, suojausasetukset tai BMS:n virranrajoitus.
Siksi laajennusta tulisi lähteä liikkeelle järjestelmän todellisesta rajasta, ei pelkästään halusta saada lisää Ah:ta.
Jos invertterisi sammuu jännitteen laskun vuoksi, toisen akkupaketin lisääminen voi auttaa vain, jos virran jakautuminen paranee. Jos laturisi ei pysty palauttamaan akustoa syväpurkauksen jälkeen, uusien akkupakettien lisääminen saattaa hidastaa palautumista. Jos yksi akkupaketti laukeaa jo ennenaikaisesti, laajennus saattaa peittää oireen sen sijaan, että se ratkaisisi ongelman.
Ennen hyväksyntää akkutoimittajan tulisi tarkistaa akkumalli, akkupaketin ikä, laturin tai invertterin malli, latausasetukset, huippukuormitus, kaapelointi, lämpötila-alue, tiedonsiirtovaatimukset sekä varavirtatavoite.
SOC-epätasapaino alkaa yleensä jo ennen uuden paketin asentamista
SOC-epätasapaino ei aina ilmene vasta kuukausien käytön jälkeen. Se voi ilmetä jo asennuksen ensimmäisenä päivänä.
Jos uusi akustoyksikkö kytketään eri jännitteeseen tai eri latausasteeseen (SOC) kuin olemassa oleva akustoyksikkö, akustoyksiköiden välillä voi kulkea tasausvirta. Laturi ei aina pysty hallitsemaan tätä virtaa, ja se voi ohittaa BMS:n odottaman normaalin latauskäyttäytymisen.
Tämä on erityisen riskialtista, kun vanhempaan 48 V:n akustoon lisätään uusi akku.
Nykyinen akku on saattanut vanhentua, sen SOC-arviointi on saattanut muuttua tai sen sisäinen vastus on saattanut kasvaa. Uudessa akussa voi myös olla erilainen laiteohjelmisto, kalibrointi, kennoerän käyttäytyminen tai varastointihistoria.
Sama nimellisjännite ei tarkoita samaa toimintatilaa.
Turvallisempi strategia on säätää akkujen jännite ja latausaste (SOC) toimittajan rinnakkaiskytkentäohjeiden mukaiselle alueelle. Toimittajan tulisi myös vahvistaa, voidaanko vanhoja ja uusia akkuja, eri eristä peräisin olevia akkuja tai eri BMS-versioita kytkeä rinnakkain.
48 V:n natrium-ioni-järjestelmien osalta laajennusta ei saa hyväksyä pelkästään sen perusteella, että molempia akkuja kutsutaan ”48 V:n akuiksi”. Latausjännitteen, virranrajoituksen, lämpötilaan perustuvien lataussääntöjen, purkautumisen katkaisurajan, herätyslogiikan ja tiedonsiirron on vastattava akkupaketin validoituja raja-arvoja.
Virran jakautuminen riippuu vastuksesta, ei hyvistä aikomuksista
Rinnakkaisessa akustojärjestelmässä virta ei jakaudu tasaisesti pelkästään siksi, että akustoilla on sama nimellisjännite.
Virta kulkee sen reitin kautta, jonka vastus on pienempi. Tähän reittiin vaikuttavat sisäinen vastus, kaapelin pituus, liittimet, virtakiskojen rakenne, liittimet, sulakkeet, kontaktorit, lämpötila, akun lataustila (SOC) sekä akunhallintajärjestelmän (BMS) toiminta.
Akustossa, jonka virtareitti on pienempivastuksinen, voi kulkea suurempi purkausvirta ja se voi ottaa vastaan enemmän latausvirtaa. Ajan myötä kyseinen akusto joutuu työskentelemään kovemmin kuin muut.
48 V:n natriumioniakkujen kohdalla kaapelin symmetria on osa järjestelmän suunnittelua. Jos yhdellä akkupakilla on lyhyempi kaapelireitti, puhtaampi liitin, pienempi sulakkeen vastus tai parempi liitinkosketus, se voi kantaa suuremman kuormituksen, vaikka järjestelmässä näkyy vain yksi akkupankki.
Seuraukset voivat olla vakavia. Yksi akku saavuttaa alemman SOC-tason nopeammin, siirtyy suojatilaan aikaisemmin ja ajaa muut akut lähemmäksi omia rajojaan.
Laajennuksessa ei tulisi tarkistaa pelkästään jännitettä ja Ah-arvoa. Siinä tulisi tarkistaa myös johdotuksen rakenne, kaapelin poikkipinta-ala, virtakiskojen rakenne, sulakkeet, liittimet ja lämpöolosuhteet.
Uuden paketin lisääminen vanhaan pankkiin on vaikein tapaus
Helpoin tapa laajentaa järjestelmää on lisätä samanlaisia akkupaketteja projektin alkuvaiheessa. Vaikein tapa laajentaa järjestelmää on lisätä uusi akkupaketti vanhempaan akustoon.
Uusien ja vanhojen akkujen välillä voi olla eroja käyttökapasiteetin, sisäisen vastuksen, SOC-arvion, itsetyhjenemisnopeuden, BMS-laiteohjelmiston, tasapainotuskäyttäytymisen, lämpötilahistorian ja lataus- ja purkausjaksojen historian suhteen.
Vanhempi akku saattaa saavuttaa alijännitesuojan aikaisemmin. Uusi akku saattaa kestää suuremman kuormituksen. Akun täyttöasteen (SOC) lukemat eivät välttämättä enää täsmää.
Tämä ei tarkoita, että laajennus olisi mahdotonta. Se tarkoittaa, että yhteensopivuutta on pidettävä suunnittelun rajoitteena.
Vakiolaajennus on järkevämpi ratkaisu, kun akut ovat samaa mallia, käyttävät samaa jännitealustaa ja BMS-versiota, ovat suunnilleen samanikäisiä, niiden SOC-arvot ovat samankaltaiset ja ne on asennettu toimittajan hyväksymällä johdotuksella.
Räätälöity tarkastus on turvallisempaa, kun vanhoja ja uusia akkuja käytetään sekaisin, kapasiteetit, laiteohjelmistot tai protokollat eroavat toisistaan tai kun järjestelmää käytetään suurille invertterikuormille, kylmäladatukseen, etävarmuuskopiointiin, tietoliikennekaappeihin tai teolliseen käyttöön.
BMS-rajoitukset voivat aiheuttaa asteittaisen kapasiteetin menetyksen
Jokaisella natriumioniakulla on omat BMS-suojausrajansa. Tämä on turvallisuuden kannalta välttämätöntä, mutta rinnakkaiskäytössä se voi myös aiheuttaa järjestelmätasolla odottamattomia ilmiöitä.
Jos jossakin akussa laukeaa ensin alijännitesuoja, ylivirtasuoja, alhaisen lämpötilan latausesto, korkean lämpötilan tehonrajoitus tai tiedonsiirtohälytys, se voi aiheuttaa yhteyden katkeamisen tai käytettävyyden heikkenemisen.
Kun yksi ryhmä putoaa pois, jäljelle jäävien ryhmien kuormitus kasvaa. Tämä voi viedä ne lähemmäksi omia rajojaan ja aiheuttaa sen, että pankki menettää kapasiteettiaan vähitellen.
Voisit odottaa, että kyseessä on yksi suuri akusto. Todellisuudessa järjestelmä saattaa toimia kuin useat toisistaan riippumattomat akusto, jotka kytkeytyvät päälle ja pois päältä.
Jos invertteri, laturi tai ohjain ei tunnista akkupaketin käytettävyystilaa, akkupankki saattaa sammutua ennenaikaisesti tai näyttää sekavaa SOC-käyttäytymistä.
Tämä riski kasvaa, kun invertterin kuormitus on suuri, akun varaustaso (SOC) on alhainen, lämpötila on alhainen, kaapelireitit ovat pitkiä tai akkukokonaisuuden käyttöhistoria on vaihteleva.
Luotettavan laajennetun järjestelmän tulisi toimia turvallisesti, palautua oikein ja ilmoittaa, mikä paketti aiheutti tapahtuman.
SOC-näytön luotettavuus voi heikentyä laajennuksen jälkeen
SOC ei ole aina pelkkä yhteinen luku rinnakkaisessa akustojärjestelmässä.
Jokainen akku voi arvioida SOC-arvon oman BMS-algoritminsa avulla. Arvio riippuu jännitteestä, virrasta, lämpötilasta, kalibrointihistoriasta, valmiusaikasta ja aiemmista lataus- ja purkausjaksoista.
Laajennuksen jälkeen järjestelmäsi saattaa näyttää yhden yhdistelmä-SOC-arvon, yhden pääakuston SOC-arvon, yhden invertterin arvioiman SOC-arvon tai useita akustotason SOC-arvoja. Nämä luvut eivät välttämättä täsmää keskenään.
Tämä ero ei aina tarkoita, että toinen akku olisi viallinen. Se voi johtua akkujen erilaisista käyttöhistorioista, virranjaosta, mittausten vaihtelusta, valmiustilan häviöistä tai akun varaustilan (SOC) arvioinnin rajoituksista.
Vaara liittyy toimintaan.
Jos näytössä näkyvä SOC-arvo näyttää korkealta, vaikka yksi akku on lähellä suojakytkimen laukeamista, järjestelmäsi saattaa mennä epäkuntoon ennenaikaisesti. Jos näytössä näkyvä arvo näyttää alhaiselta, vaikka käyttökelpoista energiaa on vielä jäljellä, järjestelmäsi saattaa tuhlata kapasiteettia.
Jos invertteri vastaanottaa virheellisiä SOC- tai virranrajoitustietoja, se saattaa ladata tai purkaa akustoa tavalla, joka lisää epätasapainoa.
Laajennuksen jälkeen SOC-arvoa tulisi pitää järjestelmän arviona, ja se tulisi tarkistaa todellisissa lataus- ja purkausolosuhteissa, eikä siihen tulisi luottaa pelkästään näytön lukemien perusteella.
Viestintä voi estää epätasapainon syntymisen tai peittää sen
Rinnakkain kytketty 48 V:n natriumioniakusto voi toimia yksinkertaisena jännitepohjaisena varastointijärjestelmänä tai älykkäämpänä järjestelmänä, jossa akustojen välinen tai akuston ja invertterin välinen tiedonsiirto on mahdollista.
Viestintä on hyödyllistä vain silloin, kun se antaa tietoa hyödyllisistä toimintarajoista, kuten akun varaustasosta (SOC), jännitteestä, virrasta, lämpötilasta, hälytyksistä, virranrajoituksista ja verkkoyhteyden tilasta.
Pelkkä CAN- tai RS485-portti ei sinänsä takaa yhteensopivuutta. Protokolla, datakartta, isäntä-orja-logiikka, osoitteiden asetukset, hälytystoiminto ja taajuusmuuttajien yhteensopivuus ratkaisevat, ymmärtääkö järjestelmä todella, mitä kukin akkupaketti tekee.
Laajennusta varten viestinnän tulisi vastata käytännön kysymyksiin: Mitkä akkupaketit ovat verkossa? Mikä akkupaketti rajoittaa virtaa? Mikä akkupaketti on saavuttanut suojakynnyksen? Saako invertteri oikean raja-arvon?
Jos järjestelmäsi ei pysty vastaamaan näihin kysymyksiin, viestintä saattaa tarjota vain näyttötietoja, ei todellista hallintaa.
Viestintä voi auttaa hallitsemaan epätasapainoa, mutta se ei voi korvata asianmukaista sähkösuunnittelua. Hyvä viestintä yhdistettynä huonoon johdotukseen on silti huono järjestelmä.
Laturin ja invertterin asetukset on tarkistettava uudelleen laajennuksen jälkeen
Kapasiteetin lisääminen muuttaa järjestelmän lataus- ja purkautumistapaa.
Laturilta saattaa mennä enemmän aikaa laajentuneen akustojärjestelmän lataamiseen syväpurkauksen jälkeen. Jos latausvirta on liian pieni, palautuminen hidastuu. Jos latausvirta on liian suuri yhdelle akkupakille tai akustojärjestelmän virranjakautumiskäyttäytymisen kannalta, yksi BMS-järjestelmä saattaa rajoittaa latausta ennen muita.
Jos yksi akkupaketti estää lataamisen alhaisen lämpötilan tai suojatoiminnon vuoksi, laturi saattaa silti tunnistaa akkupankin käytettävissä olevaksi. Tämä voi pahentaa epätasapainoa.
Myös invertterin puoli vaatii tarkistusta. Suurempi akustokki voi lisätä kuormitusta, mutta BMS-järjestelmä, kaapelit, sulakkeet, liittimet, kontaktorit ja invertterin katkaisuasetukset eivät välttämättä ole muuttuneet.
Suurempi kapasiteetti ei automaattisesti tarkoita suurempaa turvallista purkausvirtaa.
Osoitteessa 48 V:n natrium-ioniakut, älä hyväksy laajennusta pelkästään sen perusteella, että invertterissä lukee ”tukee 48 V:n akkua”. Tarkista ennen laajennusta latausjännite, latausvirran raja-arvo, purkautumisen katkaisuraja, matalan lämpötilan lataussäännöt, BMS:n herätyslogiikka, tiedonsiirron yhteensopivuus, huippukuormitusvirta sekä kaapelin tai sulakkeen nimellisarvot.
Natrium-ioniakku jännitteen käyttäytyminen, SOC-kartoitus, matalan lämpötilan säännöt ja BMS-rajoitukset eivät välttämättä ole samat kuin lyijyakku- tai LiFePO4-järjestelmissä.
Todelliset laajentumisrajat
Oikea 48 V:n laajennus riippuu rajoista, jotka todella muuttavat järjestelmän käyttäytymistä.
Tärkeimmät rajoitteet ovat akustojen yhteensopivuus, liitäntäresistanssi, BMS-järjestelmän koordinointi, laturin palautuminen, invertterin kuormitus, lämpötilaero ja tiedonsiirtoprotokolla.
Jos akkukapasiteetti, laiteohjelmisto, vastus, johdotus, virranrajoitus, laturiprofiili tai käyttölämpötila muuttuu, järjestelmää ei pidä käsitellä pelkkänä pistokkeella tehtävänä kapasiteetin päivityksenä.
B2B-projektissanne nämä rajat on vahvistettava ennen tarjouksen antamista. Muussa tapauksessa saatatte saada enemmän Ah:ta, vaikka projektissanne tarvitaan itse asiassa erilaista BMS-strategiaa, johdotussuunnitelmaa, laturin asetusta tai järjestelmän tarkistusta.
Vakiolaajennus toimii vain hallituissa olosuhteissa
Tavallinen laajennus voi toimia hallituissa olosuhteissa.
Akkupakettien tulisi yleensä olla samaa mallia, samaa jännitealuetta, samaa BMS-versiota, suunnilleen samanikäisiä, suunnilleen samassa SOC-tilassa ja asennettuina toimittajan hyväksymällä rinnakkaiskytkennällä.
Se on myös helpompaa, kun kuormitus on kohtuullinen, laturin asetukset on sovitettu oikein, lämpötilaa säädellään, akustojen tilaa voidaan seurata ja invertterin tiedonsiirto on varmistettu.
Teknisesti kehittyneempi laajennus on turvallisempi, kun järjestelmässä käytetään suuria invertterikuormia, kylmäladatausta, pitkiä kaapelireittejä, vanhempia akustoja, eri eristä koostuvia akustoja, etäohjausta, tietoliikennekaappeja, aurinkovoiman talteenottoa tai viestintään perustuvaa ohjausta.
Nämä olosuhteet eivät tee 48 V:n natriumioniakkujen laajentamisesta sopimatonta. Ne tekevät hallitsemattomasta laajentamisesta riskialtista.
Kyse ei ole siitä, voidaanko akkuyksiköt teoriassa kytkeä rinnan. Kyse on siitä, onko laajennettu akustoosi vahvistettu yhtenä 48 V:n varastointijärjestelmänä.
Vakiolaajennusta ei yleensä suositella, jos järjestelmässä on sekoitettu eri tuotemerkkejä tai kapasiteetteja, vanhojen ja uusien akkujen käyttöhistoria eroaa huomattavasti toisistaan, BMS-laitteiston laiteohjelmistot ovat erilaisia, invertterin latausprofiilia ei tunneta tai järjestelmä toimii ilman valvontaa kylmällä säällä.
Tarkista epätasapainomomentti, älä pelkästään lisäkapasiteettia
48 V:n natrium-ioni-akun laajennusta ei pidä hyväksyä pelkästään sen vuoksi, että jännite näyttää olevan oikea kytkennän jälkeen.
Validoinnin tulisi kohdistua tilanteisiin, joissa epätasapainoa ilmenee: ensimmäinen rinnakkaiskytkentä, suurikuormituspurkaus, käyttö alhaisella varausasteella (SOC), lataaminen syväpurkauksen jälkeen, kylmä lataus, yhden akkupaketin suojakytkennän laukeaminen, tiedonsiirron katkeaminen sekä toipuminen osittaisen akkupaketin irrottamisen jälkeen.
”Puhdas” tulos tarkoittaa, että virranjako pysyy aiotulla alueella, laturi lataa akustoa odotetulla tavalla, SOC-lukemat pysyvät hyväksyttävällä tasolla ja järjestelmä pystyy selittämään, mitä tapahtui, jos yksi akusto irtoaa.
Projektin hyväksymistä varten on tarkastettava jännite ja akun varaustila (SOC) ennen kytkentää, kaapelin symmetria, käynnistysvirta, virran jakautuminen, käyttäytyminen suurilla kuormituksilla, käyttäytyminen alhaisella varaustasolla, latautuminen suojauksen jälkeen, lataamisen salliminen alhaisissa lämpötiloissa, hälytykset sekä yhden akkupaketin irrottamisen jälkeinen palautuminen.
Päätelmä
Laajentaminen 48 V:n natrium-ioniakku SOC-epätasapainoa aiheuttamaton varastointi vaatii muutakin kuin vain toisen akkupaketin lisäämistä rinnakkain.
Ennen laajennusta on tarkistettava akkupaketin jännite, SOC, malli, laiteohjelmisto, ikä, johdotuksen vastus, BMS-rajoitukset, laturin asetukset, invertterin kuormitus, lämpötilaolosuhteet ja tiedonsiirtologiikka.
48 V:n akkuhankkeissa, Ota yhteyttä Kamada Poweriin ilmoittamalla akkumallisi, akkujen lukumäärän, invertterimallin, laturin asetukset, kaapelointijärjestelyn, käyttölämpötilan, kuormitehon, tiedonsiirtovaatimukset sekä tavoitellun varmennusajan. Suunnittelutiimimme voi auttaa selvittämään, sopiiko tavanomainen rinnakkaislaajennus vai onko räätälöity, BMS-ohjattu natrium-ioni-ratkaisu turvallisempi vaihtoehto.