Egy 48 V-os nátrium-ionos energiatároló rendszer nem csupán egy újabb akkumulátorcsomag párhuzamos csatlakoztatását jelenti. Több akkumulátorcsomag használata megnövelheti a biztonsági mentés idejét, de emellett a SOC-értékek egyensúlytalanságát, az áram egyenlőtlen elosztását, a BMS korai védelmi reakcióját, a működési idő pontatlan kijelzését, valamint a mélykisülés utáni nehéz helyreállítást is okozhatja.
Mivel a nátrium-ion akkumulátorok feszültséggörbéjük, SOC-térképük, alacsony hőmérsékleten történő töltésük és a BMS logikájuk tekintetében eltérnek az ólom-savas vagy a LiFePO₄ akkumulátoroktól, a „48 V-os akkumulátorral kompatibilis” jelölés nem mindig jelenti azt, hogy a rendszer bővítésre alkalmas.
A legfontosabb kérdés az, hogy a kibővített bankod képes-e egy összehangolt rendszerként töltést, kisütést, riasztást, teljesítménycsökkentést és helyreállítást végrehajtani.
Kamada Power 48 V-os, 200 Ah-s, 10 kWh-s nátrium-ion akkumulátor
Kezdjük a meglévő rendszerhatárral
Mielőtt bővítené a kapacitást, először tisztázza, hogy a jelenlegi 48 V-os rendszere valójában hogyan működik.
A könnyű tartalék akkumulátor eltér attól az akkumulátortól, amelyet inverterhez, távközlési egyenirányítóhoz, hálózaton kívüli napenergia-rendszerhez, lakókocsi áramellátó rendszeréhez, mobil CCTV-toronyhoz, raktári berendezéshez vagy ipari fogyasztóhoz csatlakoztatnak.
Előfordulhat, hogy a projektedhez hosszabb tartalékidőre, nagyobb csúcsáramra, jobb hidegidőben való helyreállítási képességre vagy felhős napokon hosszabb üzemidőre van szükség. Lehet azonban, hogy a rendszeredet egyáltalán nem az akkumulátor kapacitása korlátozza. A korlátozást inkább a töltő, az inverter, a kábelvezetés, a védelmi beállítások vagy a BMS áramkorlátozása okozhatja.
Éppen ezért a bővítést a rendszer tényleges korlátai alapján kell megkezdeni, és nem csupán a nagyobb Ah-érték iránti igény alapján.
Ha az inverter feszültségesés miatt leáll, egy további akkumulátorcsomag csak akkor segíthet, ha javul az árammegosztás. Ha a töltő nem képes helyreállítani az akkumulátorcsomagot mélykisülés után, további akkumulátorcsomagok hozzáadása lassíthatja a helyreállítást. Ha egy akkumulátorcsomag már korán eléri a védelmi küszöböt, a rendszer bővítése a probléma megoldása helyett inkább elrejtheti a tünetet.
A jóváhagyás előtt az akkumulátor-beszállítónak ellenőriznie kell az akkumulátor típusát, a csomagolás állapotát, a töltő vagy az inverter típusát, a töltési beállításokat, a csúcsterhelést, a kábelelrendezést, a hőmérsékleti tartományt, a kommunikációs követelményeket és a tartaléküzemre vonatkozó célértéket.
A SOC-egyensúlyhiány általában már az új csomag telepítése előtt jelentkezik
A SOC-egyensúly felborulása nem mindig hónapokig tartó használat után jelentkezik. Már a telepítés első napján is bekövetkezhet.
Ha az új akkumulátorcsomagot a meglévőtől eltérő feszültségen vagy töltöttségi állapotban (SOC) csatlakoztatják, akkor kiegyenlítő áram folyhat az akkumulátorcsomagok között. Ezt az áramot a töltő nem mindig szabályozza, és előfordulhat, hogy megkerüli a BMS által várt normál töltési viselkedést.
Ez különösen kockázatos, ha egy régebbi 48 V-os akkumulátorbankhoz új akkumulátort csatlakoztatnak.
Lehet, hogy a meglévő akkumulátorcsomag elöregedett, a SOC-becslés eltérhet a valóságtól, vagy megnőtt a belső ellenállása. Az új akkumulátorcsomag firmware-je, kalibrálása, az egyes cellák tételén belüli viselkedése vagy tárolási előzményei is eltérhetnek.
Az azonos névleges feszültség nem jelenti azt, hogy az üzemállapot is azonos lenne.
Biztonságosabb megoldás, ha az akkumulátorcsomagokat a gyártó párhuzamos kapcsolásra vonatkozó szabályainak megfelelően olyan feszültség- és SOC-tartományba állítjuk be, amelyben egymással összeegyeztethetők. A gyártónak azt is meg kell erősítenie, hogy a régi és az új akkumulátorcsomagok, különböző gyártási tételek vagy különböző BMS-verziók párhuzamosan kapcsolhatók-e egymáshoz.
A 48 V-os nátrium-ion rendszerek esetében ne hagyják jóvá a bővítést pusztán azért, mert mindkét akkumulátor „48 V”-os megnevezésű. A töltési feszültségnek, az áramkorlátozásnak, a hőmérséklet-alapú töltési szabályoknak, a kisülés-leállításnak, az ébresztési logikának és a kommunikációnak meg kell felelnie a csomag validált határértékeinek.
Az árammegosztás az ellenállástól függ, nem pedig a jó szándéktól
Egy párhuzamosan kapcsolt akkumulátorcsoportban az áram nem oszlik el egyenlően pusztán azért, mert az akkumulátorcsomagok névleges feszültsége megegyezik.
Az áram az alacsonyabb ellenállású útvonalat követi. Ezt az útvonalat a belső ellenállás, a kábelhossz, a csatlakozók, a gyűjtősín kialakítása, a csatlakozók, a biztosítékok, a mágneskapcsolók, a hőmérséklet, az akkumulátor töltöttségi állapota (SOC) és a BMS viselkedése határozza meg.
Az alacsonyabb ellenállású áramkörrel rendelkező akkumulátorcsomag nagyobb kisülési áramot képes vezetni, és több töltési áramot is felvehet. Idővel ez az akkumulátorcsomag nagyobb terhelésnek van kitéve, mint a többi.
A 48 V-os nátrium-ion akkumulátorcsomagok esetében a kábelek szimmetriája a rendszer tervezésének része. Ha egy akkumulátorcsomag kábelútvonala rövidebb, csatlakozója tisztább, biztosítékállománya alacsonyabb vagy kapcsai jobb érintkezést biztosítanak, akkor nagyobb terhelést képes elviselni, miközben a rendszer csak egy akkumulátorbankként jelenik meg.
Ennek komoly következményei lehetnek. Az egyik akkumulátor gyorsabban éri el az alacsonyabb SOC-szintet, hamarabb védelmi üzemmódba vált, és a többi akkumulátort is közelebb viszi a saját határértékeikhez.
A bővítés során nem csupán a feszültséget és az Ah-értéket kell ellenőrizni. Figyelembe kell venni a vezetékek elrendezését, a kábelek keresztmetszetét, a gyűjtősín kialakítását, a biztosítékokat, a csatlakozókat és a hőmérsékleti környezetet is.
Egy régi bankhoz új csomag hozzáadása jelenti a legnehezebb esetet
A legegyszerűbb bővítés az, ha a projekt kezdetén azonos akkumulátorcsomagokat csatlakoztatunk. A legnehezebb bővítés az, ha egy régebbi akkumulátorrendszerhez új akkumulátorcsomagot csatlakoztatunk.
Az új és a régi akkumulátorok eltérhetnek egymástól a használható kapacitás, a belső ellenállás, az állapot (SOC) becslése, az önkisülés mértéke, a BMS firmware-je, az egyensúlyozási viselkedés, a hőmérsékleti előzmények és a cikluselőzmények tekintetében.
A régebbi akkumulátorcsomag hamarabb elérheti az alacsony feszültségű védelmi küszöböt. Az új akkumulátorcsomag nagyobb terhelést képes elviselni. Előfordulhat, hogy az akkumulátorcsomag szintjén mért SOC-értékek már nem egyeznek meg.
Ez nem jelenti azt, hogy a bővítés lehetetlen lenne. Azt jelenti, hogy a kompatibilitást tervezési korlátként kell kezelni.
A szabványos bővítés akkor ésszerűbb, ha a csomagok azonos modellűek, azonos feszültségűek, azonos BMS-verziójúak, hasonló korúak, hasonló SOC-értékűek, és a gyártó által jóváhagyott vezetékekkel vannak felszerelve.
Egyedi ellenőrzés biztonságosabb megoldás, ha régi és új akkumulátorcsomagok keverednek, a kapacitások, a firmware-verziók vagy a protokollok eltérnek, illetve ha a rendszert nagy inverterterheléshez, hideg töltéshez, távoli tartalékáramellátáshoz, távközlési szekrényekhez vagy ipari üzemeltetéshez használják.
A BMS-korlátozások fokozatos kapacitáscsökkenést okozhatnak
Minden nátrium-ion akkumulátorcsomagnak megvannak a saját BMS védelmi határértékei. Ez a biztonság szempontjából elengedhetetlen, de párhuzamos üzemeltetés esetén olyan rendszer szintű viselkedést is eredményezhet, amire esetleg nem számítasz.
Ha valamelyik akkumulátorcsomagnál először lép működésbe az alacsony feszültség elleni védelem, a túláram-védelem, az alacsony hőmérséklet miatti töltésblokkolás, a magas hőmérséklet miatti teljesítménycsökkentés vagy a kommunikációs riasztás, az a rendszer lekapcsolását vagy a rendelkezésre állás csökkenését okozhatja.
Amint egy csomag kiesik, a fennmaradó csomagok nagyobb terhet viselnek. Ez közelebb viheti őket a saját határaikhoz, és fokozatosan csökkenti a rendszer kapacitását.
Arra számíthat, hogy egy nagy akkumulátorcsomaggal lesz dolgozni. A valóságban azonban a rendszer úgy viselkedhet, mintha több egymástól független akkumulátorcsomag lenne, amelyek hol bekapcsolódnak, hol pedig kikapcsolódnak.
Ha az inverter, a töltő vagy a vezérlő nem ismeri fel az akkumulátorcsomag szintjén elérhető kapacitást, előfordulhat, hogy az akkumulátorbank idő előtt leáll, vagy zavaros SOC-viselkedést mutat.
Ez a kockázat fokozódik nagy inverterterhelés, alacsony SOC, alacsony hőmérséklet, hosszú kábelútvonalak és vegyes akkumulátorcsomag-előzmények esetén.
Egy megbízható, kibővített rendszernek biztonságosan tovább kell működnie, helyesen kell helyreállnia, és jelznie kell, melyik csomag okozta az eseményt.
A SOC-kijelző megbízhatósága a bővítés után romolhat
A SOC nem mindig egyszerűen egy közös érték a párhuzamos akkumulátorcsoportban.
Minden akkumulátorcsomag a saját BMS-algoritmusával becsülheti meg a SOC-értéket. Ez a becslés a feszültségtől, az áramtól, a hőmérséklettől, a kalibrálási előzményektől, az üzemkészültségi időtől és a korábbi ciklusoktól függ.
A bővítés után a rendszer egy összesített SOC-értéket, egy fő akkumulátorcsomag SOC-értéket, egy inverter által becsült SOC-értéket vagy több akkumulátorcsomag-szintű SOC-értéket jeleníthet meg. Előfordulhat, hogy ezek az értékek nem egyeznek meg egymással.
Ez az eltérés nem feltétlenül jelenti azt, hogy az egyik akkumulátorcsomag hibás. Okai lehetnek a csomagok eltérő előzményei, az árammegosztás, a mérési eltérés, a készenléti veszteség vagy az akkumulátor töltöttségi szintjének (SOC) becslési korlátai.
A veszély operatív jellegű.
Ha a kijelzett SOC-érték magasnak tűnik, miközben az egyik akkumulátor már közel áll a védelmi állapothoz, akkor a rendszer korai meghibásodására lehet számítani. Ha a kijelzett érték alacsonynak tűnik, miközben még van felhasználható energia, akkor a rendszer kapacitását pazarolhatja.
Ha az inverter helytelen SOC- vagy áramkorlátozási adatokat kap, előfordulhat, hogy az akkumulátorcsomagot olyan módon tölti vagy meríti, ami tovább növeli az egyensúlytalanságot.
A tágulás után a SOC-értéket rendszerbecslésként kell kezelni, és azt valós töltés és kisülés mellett kell ellenőrizni; nem szabad kizárólag a kijelzőn látható értékre hagyatkozni.
A kommunikáció megelőzheti az egyensúlyhiányt, vagy éppen elrejtheti azt
Egy párhuzamosan kapcsolt 48 V-os nátrium-ion akkumulátorcsomag egyszerű, feszültségalapú tárolóként, illetve csomagok közötti vagy akkumulátor-inverter közötti kommunikációval rendelkező, intelligensebb rendszerként is működhet.
A kommunikáció csak akkor nyújt segítséget, ha hasznos működési paramétereket jelenít meg, mint például az akkumulátor töltöttségi szintjét (SOC), a feszültséget, az áramerősséget, a hőmérsékletet, a riasztásokat, az áramkorlátokat és az online állapotot.
Egy CAN- vagy RS485-port önmagában nem garantálja az összehangolást. A protokoll, az adattérkép, a master–slave logika, a címbeállítás, a riasztási viselkedés és a hajtáskompatibilitás határozzák meg, hogy a rendszer valóban megérti-e az egyes akkumulátorcsomagok működését.
A rendszer bővítése érdekében a kommunikációnak gyakorlati kérdésekre kell választ adnia: Melyik akkumulátorcsomagok vannak online állapotban? Melyik akkumulátorcsomag korlátozza az áramerősséget? Melyik akkumulátorcsomag érte el a védelmi küszöbértéket? A váltó megkapja-e a megfelelő korlátozó értéket?
Ha a rendszer nem tud válaszolni ezekre a kérdésekre, akkor a kommunikáció esetleg csak kijelzést biztosít, de nem valós vezérlést.
A kommunikáció segíthet az egyensúlyhiány kezelésében, de nem helyettesítheti a helyes elektromos tervezést. A jó kommunikáció és a rossz vezetékezés együtt még mindig egy rossz rendszert eredményez.
A bővítés után újra ellenőrizni kell a töltő és az inverter beállításait
A kapacitás bővítése megváltoztatja a rendszer töltési és kisütési viselkedését.
Mélykisülés után a töltőnek több időre lehet szüksége a kibővített akkumulátorcsomag feltöltéséhez. Ha a töltési áram túl alacsony, a helyreállítás lassúvá válik. Ha a töltési áram túl magas egy akkumulátorcsomaghoz vagy az akkumulátorcsomag árammegosztási viselkedéséhez képest, előfordulhat, hogy az egyik BMS a többinél korábban korlátozza a töltést.
Ha egy akkumulátorcsomag alacsony hőmérséklet vagy védelmi mechanizmus miatt megakadályozza a töltést, a töltő még így is úgy érzékelheti, hogy az akkumulátorcsomag rendelkezésre áll. Ez tovább ronthatja az egyensúlyhiányt.
Az inverter oldalát is felül kell vizsgálni. Egy nagyobb akkumulátorcsomag nagyobb terheléseket is lehetővé tehet, de előfordulhat, hogy a BMS, a kábelek, a biztosítékok, a csatlakozók, a mágneskapcsolók és az inverter kikapcsolási beállításai nem változtak.
A nagyobb kapacitás nem jelenti automatikusan a nagyobb biztonsági kisülési áramot.
A oldalon. 48 V-os nátrium-ion akkumulátorok, ne hagyja jóvá a bővítést pusztán azért, mert az inverteren az áll, hogy „48 V-os akkumulátor támogatott”. A bővítés előtt ellenőrizze a töltési feszültséget, a töltési áramkorlátot, a kisülési kikapcsolási értéket, az alacsony hőmérsékletű töltési szabályokat, a BMS ébresztési logikáját, a kommunikációs kompatibilitást, a csúcsterhelési áramot, valamint a kábelek vagy biztosítékok névleges értékét.
Nátrium-ion akkumulátor A feszültségváltozás, az SOC-térkép, az alacsony hőmérsékletre vonatkozó szabályok és a BMS-korlátok eltérhetnek az ólom-savas vagy a LiFePO₄ rendszerektől.
A valódi terjeszkedés határai
Egy tiszta 48 V-os bővítés olyan határoktól függ, amelyek ténylegesen megváltoztatják a rendszer viselkedését.
A legfontosabb korlátozó tényezők a cellacsomagok összehangolása, a csatlakozási ellenállás, a BMS-koordináció, a töltő helyreállítása, az inverter igénye, a hőmérséklet-különbség és a kommunikációs protokoll.
Ha a tápegység, a firmware, az ellenállás, a vezetékek elrendezése, az áramkorlátozás, a töltőprofil vagy az üzemi hőmérséklet megváltozik, a rendszert nem szabad egyszerű, csatlakoztatással megvalósítható kapacitásbővítésként kezelni.
B2B-projektje esetében ezeket a határértékeket az árajánlat elkészítése előtt meg kell erősíteni. Ellenkező esetben előfordulhat, hogy több Ah-t kap, miközben a projektjéhez valójában más BMS-stratégiára, bekötési tervre, töltőbeállításra vagy rendszerfelülvizsgálatra lenne szükség.
A szabványos bővítés csak ellenőrzött körülmények között működik
A szabványos tágulás ellenőrzött körülmények között működhet.
Az akkumulátorcsomagoknak általában azonos modellnek, azonos feszültségű platformnak, azonos BMS-verziónak, hasonló életkornak és hasonló töltöttségi állapotnak (SOC) kell megfelelniük, és azokat a beszállító által jóváhagyott párhuzamos bekötéssel kell felszerelni.
Emellett könnyebb a folyamat, ha a terhelés mérsékelt, a töltő beállításai megfelelőek, a hőmérséklet szabályozva van, az akkumulátorcsomag szintjének figyelése biztosított, és az inverterrel való kommunikáció is ellenőrzött.
A műszakilag kifinomultabb bővítés akkor válik biztonságosabbá, ha a rendszer nagy inverterterheléseket, hideg töltést, hosszú kábelútvonalakat, régebbi akkumulátorcsomagokat, vegyes gyártási tételű akkumulátorcsomagokat, távvezérlést, távközlési szekrényeket, napenergia-visszanyerést vagy kommunikációalapú vezérlést alkalmaz.
Ezek a feltételek nem teszik alkalmatlanná a 48 V-os nátrium-ion-technológia kiterjesztését. Ugyanakkor a nem megfelelően irányított kiterjesztést kockázatosvá teszik.
A különbség nem abban rejlik, hogy a modulok elvileg párhuzamosan kapcsolhatók-e. A különbség abban rejlik, hogy a kibővített akkumulátorcsomagot egyetlen 48 V-os tárolórendszerként hitelesítették-e.
A standard bővítés általában nem ajánlott, ha különböző márkájú vagy kapacitású elemeket kevernek össze, a régi és az új akkumulátorcsomagok cikluselőzményei jelentősen eltérnek egymástól, a BMS firmware-je különböző, az inverter töltési profilja ismeretlen, vagy a rendszer hideg időben felügyelet nélkül működik.
Nem csupán a hozzáadott kapacitást, hanem az egyensúlytalansági nyomatékot is ellenőrizzék
Egy 48 V-os nátrium-ion akkumulátor-bővítést nem szabad jóváhagyni pusztán azért, mert a csatlakoztatás után a feszültség értéke megfelelőnek tűnik.
A validációnak azokra a pillanatokra kell összpontosítania, amikor egyensúlyhiány lép fel: az első párhuzamos csatlakozás, nagy terhelésű kisülés, alacsony töltöttségi szintű (SOC) üzemmód, mélykisülés utáni újratöltés, hideg feltöltés, egy akkumulátorcsomag védelmi állapotba kerülése, kommunikációs hiba, valamint részleges akkumulátorcsomag-leválasztás utáni helyreállítás.
A „tiszta” eredmény azt jelenti, hogy az árammegosztás a tervezett tartományon belül marad, a töltő a várt módon tölti fel az akkumulátorcsomagot, az SOC-értékek elfogadható szinten maradnak, és a rendszer képes magyarázatot adni arra, mi történt, ha az egyik akkumulátorcsomag leválik.
A projekt jóváhagyásához ellenőrizze a feszültséget és az akkumulátor töltöttségi állapotát (SOC) a csatlakoztatás előtt, valamint a kábel szimmetriáját, a kezdeti áramot, az árameloszlást, a nagy terhelésű túlfeszültségi viselkedést, az alacsony SOC-érték melletti viselkedést, a védelmi működés utáni újratöltést, az alacsony hőmérsékleten történő töltés engedélyezését, a riasztásokat és az egyelemes akkumulátor leválasztás utáni helyreállítást.
Következtetés
Bővítés 48 V-os nátrium-ion akkumulátor A SOC-egyensúlyhiány nélküli tároláshoz nem elegendő csupán egy újabb akkumulátorcsomagot párhuzamosan csatlakoztatni.
A bővítés előtt ellenőrizze a csomag feszültségét, az akkumulátor töltöttségi szintjét (SOC), a modellt, a firmware-verziót, a korát, a vezetékek ellenállását, a BMS-korlátokat, a töltő beállításait, az inverter igényét, a hőmérsékleti viszonyokat és a kommunikációs logikát.
A 48 V-os energiatárolási projektek esetében, Kapcsolat Kamada Power az akkumulátor modelljét, a csomagok számát, az inverter modelljét, a töltő beállításait, a kábelezést, az üzemi hőmérsékletet, a terhelési teljesítményt, a kommunikációs követelményeket és a kívánt tartalékidőt figyelembe véve. Mérnöki csapatunk segítségével ellenőrizheti, hogy a szokásos párhuzamos bővítés megfelelő-e, vagy biztonságosabb-e egy egyedi, BMS-vezérelt nátrium-ionos megoldás.