Η ανάπτυξη οποιουδήποτε προϊόντος δεν μπορεί να αποκλίνει από τον τελικό στόχο της επίτευξης υψηλότερης απόδοσης κόστους. Στη διαδικασία, παρόλο που μπορεί να υπάρχει μια αντίθετη τάση υψηλών τιμών με υψηλή εμπειρία που προέρχονται από τεχνολογικές ανακαλύψεις, η τελική τάση εξακολουθεί να είναι η επίτευξη απόδοσης υψηλού κόστους με τη διάδοση των νέων τεχνολογιών.
Λοιπόν, πού οδεύει η τεχνολογική ανάπτυξη των προϊόντων αποθήκευσης ενέργειας;
Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας αποτελούνται κυρίως από τέσσερα κύρια στοιχεία: μπαταρίες, συστήματα διαχείρισης μπαταριών, συστήματα θερμικής διαχείρισης και συστήματα ασφαλείας. Στη συνέχεια, ας συζητήσουμε αυτά τα τέσσερα κύρια συστατικά:
1. Μπαταρία
Συζητήθηκε προηγουμένως στα «Προϊόντα αποθήκευσης ενέργειας επόμενης γενιάς» και «Η διαμάχη για τις πέντε οδούς προδιαγραφής των μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας» ότι η χωρητικότητα ισχύος τόσο των προϊόντων κυψελών αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας όσο και των προϊόντων του συστήματος αυξάνεται «το μεγαλύτερο, τόσο καλύτερο» ως μελλοντική ανάπτυξη κατεύθυνση. Ωστόσο, το μέγεθος των προϊόντων μπαταριών είναι τελικά περιορισμένο. Αφού η χωρητικότητα της μπαταρίας φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, πρέπει να καταβληθούν προσπάθειες για την ανάπτυξη της εγγενούς ασφάλειας των κυψελών και τη βελτίωση της χρήσης της απόδοσης της κυψέλης.
Επιπλέον, είναι απαραίτητο να διαφοροποιηθούν τα προϊόντα μπαταριών σύμφωνα με τα σενάρια εφαρμογής σε διάφορα υποδιαιρούμενα πεδία και συγκεκριμένες περιοχές, ώστε να καλύπτονται πληρέστερα οι ανάγκες διαφορετικών εφαρμογών.
2. Σύστημα διαχείρισης μπαταριών
Επί του παρόντος, το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας ασχολείται κυρίως με την παρακολούθηση της τάσης, της θερμοκρασίας, του ρεύματος της μπαταρίας και ούτω καθεξής. Παρακολουθεί κυρίως τα δεδομένα που έχουν ήδη προκύψει και πραγματοποιεί προστασία κατά της απενεργοποίησης και άλλες λειτουργίες από τις ανωμαλίες που έχουν ήδη συμβεί.
Αυτό που περιμένουμε από το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας είναι:
a. Μπορεί να παρακολουθεί προληπτικά την κατάσταση της μπαταρίας και να προβλέψει τη μελλοντική κατάσταση της μπαταρίας μέσω των δεδομένων που έχουν δημιουργηθεί στο παρελθόν.
b. Το σύστημα διαχείρισης της μπαταρίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αξιοποιήσει πλήρως την απόδοση της μπαταρίας σε όλο τον κύκλο ζωής της και να ρυθμίσει ανεξάρτητα τις μη φυσιολογικές καταστάσεις απόδοσης της μπαταρίας.
3. Σύστημα Θερμικής Διαχείρισης
Το σύστημα θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας έχει εξελιχθεί από την αρχική φυσική ψύξη στην εξαναγκασμένη ψύξη με αέρα και στην τρέχουσα μορφή υγρόψυκτης πλάκας. Ωστόσο, εξακολουθεί να διαπιστώνεται ότι δεν μπορεί να προσφέρει ένα ικανοποιητικό περιβάλλον θερμοκρασίας λειτουργίας για τις μπαταρίες. Αυτό εκδηλώνεται κυρίως σε υψηλές θερμοκρασίες μπαταρίας (περίπου 37 μοίρες ), μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ μπαταριών (5 - 8 βαθμοί ) και μεγάλα πεδία θερμοκρασίας μέσα στις κυψέλες της μπαταρίας (15 - 20 βαθμοί ).
Η βιομηχανία διερευνά επίσης ενεργά νέου τύπου μεθόδους θερμικής διαχείρισης. Πρόσφατα, η πολυδιαφημισμένη μέθοδος πλήρως βυθισμένης υγρής ψύξης, όπως φαίνεται στο σχήμα, τοποθετεί τις κυψέλες της μπαταρίας σε μια δεξαμενή ψύξης υγρού και στη συνέχεια εγχέει το ψυκτικό υγρό στη δεξαμενή για να βυθίσει πλήρως τις μπαταρίες, επιτυγχάνοντας πολλαπλές κατευθύνσεις και πολλαπλές γωνιακές επαφές για τη θερμότητα. διάλυση.
Τα κύρια πλεονεκτήματα είναι τα εξής:
a. Το ψυκτικό υγρό έρχεται σε άμεση επαφή με τις κυψέλες της μπαταρίας, έχοντας υψηλότερη απόδοση ανταλλαγής θερμότητας σε σύγκριση με τις πλάκες υγρής ψύξης έμμεσης ψύξης και μπορεί να κρυώσει ή να θερμανθεί γρήγορα.
b. Οι κυψέλες της μπαταρίας θα διαχέουν τη θερμότητα προς όλες τις κατευθύνσεις όταν βυθιστούν πλήρως και η θερμοκρασία σε κάθε σημείο μέσα στις κυψέλες της μπαταρίας είναι πιο ομοιόμορφη (περίπου 3 μοίρες) σε σύγκριση με αυτή του τύπου πλάκας ψύξης υγρού.
c. Μετά την πλήρη βύθιση των στοιχείων της μπαταρίας, μπορεί να επιτευχθεί υψηλός βαθμός ομοιομορφίας θερμοκρασίας μεταξύ των μπαταριών ελέγχοντας τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της εισόδου υγρού και της εξόδου υγρού.
d. Όταν τα στοιχεία της μπαταρίας είναι πλήρως βυθισμένα στο ψυκτικό υγρό, οι κενές περιοχές μεταξύ των στοιχείων της μπαταρίας γεμίζουν με το ψυκτικό υγρό και διαχωρίζονται με κενά. Σε περίπτωση θερμικής διαρροής ενός κυττάρου μπαταρίας, η θερμοκρασία μπορεί να αφαιρεθεί γρήγορα από το ψυκτικό υγρό, η διάχυτη θερμοκρασία απομονώνεται από το ψυκτικό υγρό και δεν θα σχηματίσει θερμική διάχυση. Ο ηλεκτρολύτης που εκτοξεύεται λόγω θερμικής διαρροής θα απορροφηθεί και θα εκφορτιστεί επίσης από το ψυκτικό υγρό και το αέριο υψηλής θερμοκρασίας που εκτοξεύεται από τις κυψέλες της μπαταρίας θα απομονωθεί από το ψυκτικό υγρό, βελτιώνοντας έτσι την ασφάλεια της μπαταρίας.
Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα της υγρής ψύξης τύπου εμβάπτισης, αλλά η ανάπτυξή της δεν είναι ομαλή:
a. Το ψυκτικό υγρό πρέπει να βυθίζει πλήρως τις μπαταρίες και να έχει καλή ρευστότητα και υψηλή ασφάλεια, επομένως είναι δύσκολο να επιλέξετε το ψυκτικό υγρό.
b. Υπάρχει μεγάλος αριθμός μπαταριών στο σύστημα και είναι δύσκολο να σχεδιαστούν τα κανάλια ροής σε περίπτωση πλήρους βύθισης. Συχνά είναι πιθανό να εμφανιστούν γωνίες, με αποτέλεσμα μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας.
Πρόσφατα, μέσω της έρευνας δεδομένων και της σύγκρισης διαφόρων μεθόδων ψύξης, διαπιστώθηκε ότι τα προϊόντα ψύξης τύπου ημιαγωγών μπορούν να συνδεθούν απευθείας στην επιφάνεια των στοιχείων της μπαταρίας για χρήση. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής ισχύος και της ταλαιπωρίας για εφαρμογή μεγάλης κλίμακας, επί του παρόντος χρησιμοποιούνται κυρίως σε μικρού μεγέθους αφυγραντήρες, διανομείς νερού και άλλα προϊόντα.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, όσον αφορά την πρόσφατη ανάπτυξη των τεχνολογιών θερμικής διαχείρισης, μακροπρόθεσμα, η έξυπνη θερμική διαχείριση είναι η απόλυτη κατεύθυνση της θερμικής διαχείρισης μπαταριών. Μέσω της έξυπνης θερμικής διαχείρισης, το βέλτιστο περιβάλλον θερμοκρασίας λειτουργίας των μπαταριών μπορεί να διατηρηθεί με την ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας στο μέγιστο βαθμό.
Η έξυπνη θερμική διαχείριση είναι μια ολοκληρωμένη ισορροπία που λαμβάνει υπόψη εξωτερικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία, η υγρασία, η ταχύτητα ανέμου, ο φωτισμός, η γεωθερμική θερμότητα, καθώς και εσωτερικά εξαρτήματα όπως μπαταρίες, ηλεκτρικά εξαρτήματα, καλώδια και θερμική διαχείριση. Ενσωματώνει την πρόβλεψη του εξωτερικού περιβάλλοντος για να προβλέψει εκ των προτέρων εάν χρειάζεται θέρμανση ή ψύξη και την αντίστοιχη ισχύ. Αυτό διασφαλίζει ότι οι μπαταρίες του συστήματος έχουν ένα βέλτιστο περιβάλλον θερμοκρασίας και κυμαίνονται σε σχετικά μικρό εύρος.
4.Σύστημα Ασφαλείας
Το σύστημα ασφαλείας της μπαταρίας είναι η κατώτατη γραμμή του συστήματος.
Προς το παρόν, το σύστημα πυροπροστασίας υπερφθοροεξανόνης είναι το κύριο ρεύμα στη βιομηχανία και ορισμένοι κατασκευαστές χρησιμοποιούν αερολύματα κ.λπ. Η κύρια διαφορά έγκειται στους παράγοντες, που οδηγεί σε αλλαγές στον κεντρικό υπολογιστή πυροπροστασίας, ενώ άλλες ανιχνεύσεις και συναγερμοί είναι αρκετά παρόμοιοι.
Επί του παρόντος, η πυροπροστασία τύπου αερίου ή παράγοντα παρόμοια με αέριο, όπως η υπερφθοροεξανόνη και το αεροζόλ, βασίζονται κυρίως στη συγκέντρωση του παράγοντα για την πυροπροστασία. Όταν η συγκέντρωση του αερίου μειώνεται με την πάροδο του χρόνου, το πακέτο μπαταριών εξακολουθεί να έχει τον κίνδυνο αναζωπύρωσης.
Ως εκ τούτου, επί του παρόντος, ορισμένες επιχειρήσεις αποθήκευσης ενέργειας υιοθετούν υγρή πυροπροστασία πλήρους εμβάπτισης.
Η βασική αρχή είναι: βυθίζοντας πλήρως τις κυψέλες της μπαταρίας στη μπαταρία με ένα υγρό μέσο, το υγρό μέσο περιβάλλει πλήρως τις κυψέλες, μειώνοντας γρήγορα τη θερμοκρασία που δημιουργείται μετά την αστοχία της κυψέλης, απομονώνοντας τα εύφλεκτα αέρια υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης που παράγονται μετά την αστοχία μέσω του υγρού μέσου, και ο ηλεκτρολύτης που εκτοξεύεται μετά την αστοχία του στοιχείου μπορεί να απορροφηθεί και να παρασυρθεί από το υγρό μέσο.
Ωστόσο, επί του παρόντος, το τμήμα ανίχνευσης του συστήματος ασφαλείας του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας στη βιομηχανία είναι ανεξάρτητο από το σύστημα διαχείρισης μπαταριών. Γενικά, ένας καθετήρας πολλαπλών σε ένα που ενσωματώνει θερμοκρασία, αέριο, VOC κ.λπ. ρυθμίζεται σε μια συγκεκριμένη θέση της μπαταρίας, με εξαιρετικά περιορισμένη ακρίβεια, για να μην αναφέρουμε την ευαισθησία.
Σε όλη τη διαδικασία προστασίας της ασφάλειας της μπαταρίας, υπάρχει μόνο η διάκριση μεταξύ αστοχίας και μη βλάβης, χάνοντας εντελώς το στάδιο υψηλής θερμοκρασίας πριν από την αστοχία της μπαταρίας.
Επομένως, αυτό που πρέπει να γίνει πρώτα προς το παρόν, και αυτό που κάνουν πολλές επιχειρήσεις, είναι να συνδέσουν το σύστημα διαχείρισης ασφάλειας με το σύστημα διαχείρισης μπαταριών. Εξάλλου, το σύστημα διαχείρισης μπαταρίας παρακολουθεί την τάση και τη θερμοκρασία κάθε κυψέλης σε πραγματικό χρόνο.
5. Ευφυές Ολοκληρωμένο Σύστημα
Επί του παρόντος, στη νέα ενεργειακή βιομηχανία, ειδικά στον τομέα της ενέργειας, η ευφυής ανάπτυξη προχωρά με ταχείς ρυθμούς. Αυτό το έγγραφο υποστηρίζει ότι η ανάπτυξη συστημάτων μπαταριών πρέπει επίσης να περιλαμβάνει την ολοκληρωμένη ευφυΐα των συστημάτων διαχείρισης μπαταριών, των συστημάτων θερμικής διαχείρισης και των συστημάτων ασφαλείας.
Το σύστημα ασφαλείας χρησιμοποιεί τα δεδομένα παρακολούθησης του συστήματος διαχείρισης μπαταρίας και τα συνδυάζει με τα έξυπνα δεδομένα πρόβλεψης του συστήματος θερμικής διαχείρισης για την ολοκλήρωση της έγκαιρης προειδοποίησης, συναγερμού και πυρόσβεσης πριν αστοχήσουν οι κυψέλες της μπαταρίας, ελαχιστοποιώντας τις απώλειες. Μεταξύ αυτών, στο στάδιο υψηλής θερμοκρασίας πριν αποτύχουν οι κυψέλες της μπαταρίας, το σύστημα ασφαλείας μπορεί να ξεκινήσει την ψύξη υψηλής ισχύος της θερμικής διαχείρισης για να καταστείλει την αντίδραση αστοχίας των στοιχείων της μπαταρίας. Επιπλέον, μέσω της παρακολούθησης και σύγκρισης μεγάλων δεδομένων, ο χρόνος εμφάνισης και ο τύπος των ανωμαλιών της μπαταρίας μπορούν να προβλεφθούν εκ των προτέρων και να γίνουν οι αντίστοιχες μέθοδοι θεραπείας όσο το δυνατόν νωρίτερα.