Razširitev a 48-voltni sistem za shranjevanje energije z natrijevimi ioni ne gre le za vzporedno dodajanje še enega akumulatorja. Več akumulatorjev lahko podaljša čas izdelave varnostne kopije, lahko pa povzroči tudi neravnovesje stanja napolnjenosti (SOC), neenakomerno porazdelitev toka, predčasno sprožitev zaščite sistema BMS, netočen prikaz časa delovanja ter težave pri obnovi po globokem praznjenju.
Ker se natrij-ionske baterije od svinčevih ali LiFePO4-baterij razlikujejo po napetostni krivulji, kartiranju stanja napolnjenosti (SOC), polnjenju pri nizkih temperaturah in logiki sistema za upravljanje baterije (BMS), »podpora za 48-voltno baterijo« ne pomeni vedno, da je sistem pripravljen za nadgradnjo.
Ključno vprašanje je, ali lahko vaša razširjena baterija kot en usklajen sistem opravlja funkcije polnjenja, praznjenja, alarmiranja, zmanjševanja zmogljivosti in obnove.
Kamada Power 48 V, 200 Ah, 10 kWh natrij-ionska baterija
Začnite z obstoječimi mejami sistema
Preden povečate zmogljivost, se najprej seznanite s tem, kako dejansko deluje vaš sedanji 48-voltni sistem.
Rezervna baterija za razsvetljavo se razlikuje od baterijske enote, priključene na inverter, telekomunikacijski usmernik, samostojni sončni sistem, napajalni sistem za avtodom, mobilni stolp za videonadzor, skladiščno napravo ali industrijsko obremenitev.
Vaš projekt morda zahteva daljši čas rezervnega napajanja, višji konični tok, boljšo obnovo zmogljivosti v hladnem vremenu ali večjo avtonomijo v oblačnih dneh. Vendar pa vaš sistem morda sploh ni omejen s kapaciteto akumulatorja. Omejujejo ga lahko polnilnik, inverter, potek kabla, nastavitve zaščite ali omejitev toka v sistemu za upravljanje akumulatorjev (BMS).
Zato bi se morala širitev začeti pri dejanski meji sistema, ne le pri želji po več Ah.
Če se vaš inverter izklopi zaradi padca napetosti, lahko dodatni akumulatorski sklop pomaga le, če se porazdelitev toka izboljša. Če vaš polnilnik po globokem praznjenju ne more obnoviti akumulatorske baterije, lahko dodajanje dodatnih sklopov upočasni obnovo. Če en sklop že prezgodaj doseže zaščitno stanje, lahko razširitev simptom le prikrije, namesto da ga odpravi.
Pred odobritvijo mora vaš dobavitelj baterij preveriti model baterije, starost baterijskega paketa, model polnilnika ali pretvornika, nastavitve polnjenja, največjo obremenitev, razporeditev kablov, temperaturno območje, komunikacijske zahteve in ciljno vrednost rezervne moči.
Neravnovesje v SOC se običajno pojavi že pred namestitvijo novega paketa
Neravnovesje v sistemu SOC se ne pojavi vedno šele po več mesecih uporabe. Lahko se pojavi že prvi dan namestitve.
Če je nov akumulator priključen na drugačno napetost ali stanje napolnjenosti (SOC) kot obstoječi akumulator, lahko med akumulatorjema teče izenačevalni tok. Ta tok polnilnik ne nadzoruje vedno in lahko zaobide običajno polnilno delovanje, ki ga pričakuje sistem za upravljanje akumulatorjev (BMS).
To je še posebej tvegano, kadar se k starejši 48-voltni baterijski skupini doda nov akumulator.
Obstoječi akumulator se je morda postaral, prišlo je do odstopanja pri oceni stanja napolnjenosti (SOC) ali pa se je povečal njegov notranji upor. Novi akumulator ima morda tudi drugačno vgrajeno programsko opremo, kalibracijo, značilnosti serije celic ali zgodovino skladiščenja.
Enaka nazivna napetost še ne pomeni enakega delovnega stanja.
Varnejša strategija je, da baterijske enote prilagodite na združljivo napetost in območje stanja napolnjenosti (SOC) v skladu s pravili dobavitelja za vzporedno povezovanje. Vaš dobavitelj bi moral tudi potrditi, ali je vzporedno povezovanje starih in novih baterijskih enot, različnih serij ali različnih različic sistema za upravljanje baterij (BMS) dovoljeno.
Pri 48-voltnih natrij-ionskih sistemih razširitve ne odobrite zgolj zato, ker sta obe bateriji označeni kot »48 V«. Polnilna napetost, omejitev toka, pravila polnjenja glede na temperaturo, omejitev praznjenja, logika prebujanja in komunikacija morajo ustrezati potrjenim mejnim vrednostim baterijskega sklopa.
Porazdelitev toka je odvisna od upora, ne od dobrih namer
V vzporedni baterijski skupini se tok ne porazdeli enakomerno zgolj zato, ker imajo baterijski sklopi navedeno enako napetost.
Tok teče po poti z manjšo upornostjo. To pot določajo notranja upornost, dolžina kabla, priključki, zasnova zbiralnih vodnikov, konektorji, varovalke, kontaktorji, temperatura, stanje napolnjenosti (SOC) in delovanje sistema za upravljanje baterije (BMS).
Akumulatorski sklop z nižjo upornostjo lahko prenese večji razreševalni tok in sprejme večji polnilni tok. Sčasoma ta sklop deluje bolj intenzivno kot ostali.
Pri 48-voltnih natrij-ionskih baterijskih sklopih je simetrija kablov del zasnove sistema. Če ima eden od sklopov krajšo kabelsko pot, čistejši konektor, manjšo upornost varovalke ali boljši stik na priključku, lahko prenese večjo obremenitev, čeprav vidite le eno baterijsko baterijo.
Posledice so lahko resne. Ena baterija hitreje doseže nižjo raven napolnjenosti (SOC), prej preide v zaščitni način in preostale baterije potisne bližje njihovim mejam.
Pri razširitvi ni treba preverjati le napetosti in kapacitete v Ah. Preveriti je treba tudi razpored ožičenja, premer kablov, zasnovo zbiralnih vodnikov, varovalke, priključne sponke in toplotne razmere.
Dodajanje novega paketa v staro banko je najtežji primer
Najlažja razširitev je dodajanje enakih akumulatorskih sklopov na začetku projekta. Najtežja razširitev pa je dodajanje novega akumulatorskega sklopa k starejši baterijski banki.
Nove in stare baterije se lahko razlikujejo po uporabni zmogljivosti, notranjem uporu, oceni stanja napolnjenosti (SOC), stopnji samopraznjenja, programski opremi sistema za upravljanje baterije (BMS), načinu uravnavanja napetosti, zgodovini temperatur in zgodovini ciklov.
Starejši akumulator lahko prej sproži zaščito pred prenizko napetostjo. Novi akumulator lahko prenese večjo obremenitev. Vrednosti stanja napolnjenosti (SOC) na ravni akumulatorja se morda ne bodo več ujemale.
To ne pomeni, da razširitev ni mogoča. Pomeni pa, da je treba združljivost obravnavati kot omejitev pri načrtovanju.
Standardna razširitev je bolj smiselna, kadar so baterijski sklopi istega modela, imajo enako napetostno platformo, isto različico sistema za upravljanje baterije (BMS), so podobne starosti, imajo podobno stanje napolnjenosti (SOC) ter so vgrajeni z ožičenjem, ki ga je odobril dobavitelj.
Prilagojena preveritev je varnejša, kadar so stari in novi akumulatorji mešani, se razlikujejo zmogljivosti, programska oprema ali protokoli, ali kadar se sistem uporablja za visoke obremenitve inverterja, polnjenje pri nizkih temperaturah, oddaljeno rezervno napajanje, telekomunikacijske omare ali industrijsko delovanje.
Omejitve sistema BMS lahko povzročijo postopno izgubo zmogljivosti
Vsak natrij-ionski akumulator ima svoje lastne zaščitne mejne vrednosti sistema za upravljanje baterije (BMS). To je nujno zaradi varnosti, vendar lahko pri vzporednem delovanju povzroči tudi nepričakovano obnašanje na ravni sistema.
Če pri enem od akumulatorjev najprej pride do sprožitve zaščite pred nizko napetostjo, zaščite pred prenapetostjo, blokiranja polnjenja zaradi nizke temperature, zmanjšanja zmogljivosti zaradi visoke temperature ali komunikacijskega alarma, se lahko ta akumulator odklopi ali zmanjša njegova razpoložljivost.
Ko ena skupina izpade, preostale skupine nosijo večjo obremenitev. To jih lahko približa njihovim lastnim mejam in povzroči, da banka postopoma izgublja zmogljivost.
Morda pričakujete eno veliko baterijsko skupino. V resnici pa se sistem lahko obnaša kot več neodvisnih sklopov, ki se vklapljajo in izklapljajo.
Če inverter, polnilnik ali krmilnik ne prepozna razpoložljivosti na ravni akumulatorskega sklopa, se lahko sklop predčasno izklopi ali pa se pri stanju napolnjenosti (SOC) pojavijo nejasnosti.
To tveganje se poveča ob visoki obremenitvi inverterja, nizkem stanju napolnjenosti (SOC), nizkih temperaturah, dolgih kabelskih vodih in mešani zgodovini baterijskega sklopa.
Zanesljiv razširjen sistem bi moral varno nadaljevati delovanje, se pravilno obnoviti ter prikazati, kateri paket je povzročil dogodek.
Zaslon SOC lahko po razširitvi postane manj zanesljiv
SOC ni vedno preprosta skupna vrednost v vzporedni baterijski skupini.
Vsaka baterija lahko oceni stanje napolnjenosti (SOC) z lastnim algoritmom sistema za upravljanje baterije (BMS). Ta ocena je odvisna od napetosti, toka, temperature, zgodovine kalibracij, časa v stanju pripravljenosti in preteklih ciklov.
Po razširitvi lahko vaš sistem prikazuje eno združeno vrednost stanja napolnjenosti (SOC), eno vrednost stanja napolnjenosti glavnega akumulatorja, eno vrednost stanja napolnjenosti, ki jo oceni inverter, ali več vrednosti stanja napolnjenosti na ravni akumulatorjev. Te vrednosti se morda ne ujemajo.
To neskladje ne pomeni nujno, da je ena baterija pokvarjena. Vzrok za to so lahko različne pretekle uporabe baterij, porazdelitev toka, odstopanje meritev, izgube v stanju pripravljenosti ali omejitve pri ocenjevanju stanja napolnjenosti (SOC).
Nevarnost je operativna.
Če se prikazana raven napolnjenosti (SOC) zdi visoka, medtem ko je ena baterija blizu zaščitnega praga, lahko pride do predčasne okvare sistema. Če se prikazana raven napolnjenosti zdi nizka, čeprav je še vedno na voljo uporabna energija, lahko sistem zapravlja zmogljivost.
Če inverter prejme napačne podatke o stanju napolnjenosti (SOC) ali omejitvi toka, lahko baterijsko skupino polni ali prazni na način, ki poveča neravnovesje.
Po razširitvi je treba SOC obravnavati kot sistemsko oceno in ga preveriti med dejanskim polnjenjem in praznjenjem, ne pa se zanašati zgolj na prikaz na zaslonu.
Komunikacija lahko prepreči neravnovesje ali ga prikrije
Vzporedna 48-voltna natrij-ionska baterijska skupina lahko deluje kot preprost sistem za shranjevanje energije na podlagi napetosti ali kot pametnejši sistem s komunikacijo med baterijskimi sklopi ali med baterijskim sklopom in pretvornikom.
Komunikacija je koristna le, če prikazuje pomembne obratovalne parametre, kot so stanje napolnjenosti akumulatorja (SOC), napetost, tok, temperatura, alarmi, omejitve toka in stanje povezave.
Samo CAN- ali RS485-vmesnik še ne zagotavlja usklajenega delovanja. Protokol, shema podatkov, logika »gospodar–podrejen«, nastavitev naslovov, odziv na alarme in združljivost pretvornikov so tisti dejavniki, ki določajo, ali sistem dejansko razume, kaj posamezni paket počne.
Za razširitev mora komunikacija odgovarjati na praktična vprašanja: Kateri akumulatorji so priključeni? Kateri akumulator omejuje tok? Kateri akumulator je dosegel zaščitno mejo? Ali inverter prejema pravilno mejno vrednost?
Če vaš sistem ne more odgovoriti na ta vprašanja, komunikacija morda omogoča le prikaz, ne pa dejanskega nadzora.
Komunikacija lahko pomaga pri obvladovanju neravnovesja, vendar ne more nadomestiti pravilnega električnega načrtovanja. Dobra komunikacija v kombinaciji s slabo napeljavo še vedno pomeni slab sistem.
Po razširitvi je treba ponovno preveriti nastavitve polnilnika in pretvornika
Povečanje zmogljivosti vpliva na način polnjenja in praznjenja vašega sistema.
Polnilnik bo morda potreboval več časa za ponovno napolnitev razširjene baterijske skupine po globokem praznjenju. Če je polnilni tok premajhen, se obnavljanje upočasni. Če je polnilni tok previsok za en paket ali glede na način porazdelitve toka v baterijski skupini, lahko en sistem BMS omeji polnjenje prej kot ostali.
Če en paket zaradi nizke temperature ali zaščitnega mehanizma prepreči polnjenje, lahko polnilnik kljub temu zazna baterijsko skupino kot razpoložljivo. To lahko še poslabša neravnovesje.
Pregledati je treba tudi stran inverterja. Večja baterijska banka lahko spodbuja večje obremenitve, vendar se sistem za upravljanje baterije (BMS), kabli, varovalke, priključki, kontaktorji in nastavitve za izklop inverterja morda niso spremenili.
Večja zmogljivost ne pomeni nujno tudi varnejšega izpustnega toka.
Za 48-voltne natrij-ionske baterije, razširitve ne odobrite zgolj zato, ker je na inverterju navedeno, da »podpira 48-voltne baterije«. Pred razširitvijo preverite napetost polnjenja, omejitev polnilnega toka, mejno vrednost praznjenja, pravila polnjenja pri nizkih temperaturah, logiko prebujanja sistema BMS, združljivost komunikacij, največji tokovni obremenitveni tok ter nazivno vrednost kablov ali varovalk.
Natrijevo-ionska baterija Obnašanje napetosti, kartiranje stanja napolnjenosti (SOC), pravila za delovanje pri nizkih temperaturah in omejitve sistema za upravljanje baterije (BMS) se lahko razlikujejo od tistih pri svinčevih ali LiFePO₄ sistemih.
Dejanske meje širitve
Pravilna razširitev na 48 V je odvisna od omejitev, ki dejansko spreminjajo delovanje sistema.
Glavne omejitve so usklajevanje baterijskih sklopov, upornost povezave, usklajevanje sistema za upravljanje baterij (BMS), obnovitev delovanja polnilnika, zahteve pretvornika, temperaturna razlika in komunikacijski protokol.
Če se spremenijo zmogljivost akumulatorja, vgrajena programska oprema, upornost, shema ožičenja, omejitev toka, profil polnilnika ali delovna temperatura, vašega sistema ne smete obravnavati kot preprosto nadgradnjo zmogljivosti z vstavitvijo novega akumulatorja.
Pri vašem B2B-projektu je treba te omejitve potrditi še pred pripravo ponudbe. V nasprotnem primeru boste morda prejeli več Ah, čeprav vaš projekt dejansko zahteva drugačno strategijo upravljanja baterijskega sistema (BMS), shemo ožičenja, nastavitve polnilnika ali pregled sistema.
Standardna razširitev deluje le v nadzorovanih pogojih
Standardna ekspanzija lahko deluje v nadzorovanih pogojih.
Baterijski sklopi morajo biti običajno istega modela, iste napetostne platforme, iste različice sistema za upravljanje baterije (BMS), podobne starosti, podobnega stanja napolnjenosti (SOC) ter nameščeni z vzporednim ožičenjem, ki ga je odobril dobavitelj.
Poleg tega je postopek lažji, če je obremenitev zmerna, so nastavitve polnilnika ustrezno prilagojene, je temperatura pod nadzorom, je na voljo spremljanje stanja akumulatorskega sklopa in je komunikacija z inverterjem preverjena.
Tehnično zahtevnejša razširitev postane varnejša, kadar sistem uporablja visoke obremenitve inverterjev, polnjenje v hladnem stanju, dolge kabelske poti, starejše baterijske sklope, mešane serije baterijskih sklopov, daljinsko upravljanje, telekomunikacijske omarice, izkoriščanje sončne energije ali krmiljenje na podlagi komunikacije.
Te okoliščine ne pomenijo, da je širitev na 48 V z natrij-ionskimi baterijami neprimerna. Pomenijo pa, da je neurejena širitev tvegana.
Razlika ni v tem, ali je mogoče baterijske sklope teoretično povezati vzporedno. Razlika je v tem, ali je bil vaš razširjeni sklop potrjen kot enoten 48-voltni sistem za shranjevanje energije.
Standardna razširitev običajno ni priporočljiva, kadar so v sistemu mešane različne blagovne znamke ali zmogljivosti, imajo stari in novi akumulatorji zelo različno zgodovino ciklov, se programska oprema sistema za upravljanje akumulatorjev (BMS) razlikuje, profil polnjenja inverterja ni znan ali sistem v hladnem vremenu deluje brez nadzora.
Preverite moment neravnovesja, ne le dodano zmogljivost
Razširitev akumulatorja z natrij-ionsko tehnologijo na 48 V se ne sme odobriti zgolj zato, ker se napetost po priklopu zdi pravilna.
Preverjanje mora biti usmerjeno v trenutke, ko se pojavi neravnovesje: prvo vzporedno priključitev, praznjenje pri visoki obremenitvi, delovanje pri nizki stopnji napolnjenosti (SOC), ponovno polnjenje po globokem praznjenju, polnjenje v hladnem stanju, sprožitev zaščitnega mehanizma pri enem akumulatorju, izguba komunikacije ter obnovitev delovanja po delni odklopitvi akumulatorja.
„Čist“ rezultat pomeni, da porazdelitev toka ostaja znotraj predvidenega območja, polnilnik baterijski sklop napaja predvidljivo, vrednosti stanja napolnjenosti (SOC) ostajajo sprejemljive, sistem pa lahko pojasni, kaj se je zgodilo, če se eden od sklopov odklopi.
Za odobritev projekta je treba pred priključitvijo preveriti napetost in stanje napolnjenosti (SOC), simetrijo kablov, začetni tok, porazdelitev toka, obnašanje ob visokih obremenitvah, obnašanje pri nizkem stanju napolnjenosti (SOC), ponovno polnjenje po sprožitvi zaščite, možnost polnjenja pri nizkih temperaturah, alarme ter obnovitev delovanja po odklopu enega akumulatorja.
Zaključek
Razširjanje 48-voltna natrij-ionska baterija Za shranjevanje brez neravnovesja SOC ni dovolj le vzporedna vgradnja dodatnega akumulatorja.
Pred razširitvijo je treba uskladiti napetost akumulatorja, stanje napolnjenosti (SOC), model, programsko opremo, starost, upornost ožičenja, omejitve sistema za upravljanje akumulatorja (BMS), nastavitve polnilnika, zahteve pretvornika, temperaturne razmere in komunikacijsko logiko.
Za projekte shranjevanja energije z napetostjo 48 V, Kontakt Kamada Power glede na model baterije, število baterijskih paketov, model pretvornika, nastavitve polnilnika, razporeditev kablov, delovno temperaturo, moč obremenitve, komunikacijske zahteve in želeni čas avtonomnega delovanja. Naša inženirska ekipa vam lahko pomaga preveriti, ali je primerna standardna vzporedna razširitev ali pa je varnejša rešitev z natrij-ionskimi baterijami, prilagojena sistemu BMS.