बैटरी संगति का महत्व

ऊर्जा भंडारण बैटरियों की असंगति मुख्य रूप से बैटरी क्षमता, आंतरिक प्रतिरोध और तापमान जैसे मापदंडों की असंगति को संदर्भित करती है। हमारा दैनिक अनुभव यह है कि जब दो सूखी बैटरियां सकारात्मक और नकारात्मक दिशाओं में जुड़ी होती हैं, तो टॉर्च जलती है, और हम स्थिरता पर विचार नहीं करते हैं। हालाँकि, जब ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में बड़े पैमाने पर बैटरियों का उपयोग किया जाता है, तो स्थिति इतनी सरल नहीं होती है। जब असंगत बैटरियों का उपयोग श्रृंखला और समानांतर में किया जाता है, तो निम्नलिखित समस्याएं उत्पन्न होंगी:

1. उपलब्ध क्षमता का नुकसान

ऊर्जा भंडारण प्रणाली में, बैटरी सेल (यानी बैटरी सेल) एक बैटरी पैक बनाने के लिए श्रृंखला में जुड़े होते हैं, और बैटरी पैक एक बैटरी क्लस्टर बनाने के लिए श्रृंखला में जुड़े होते हैं। एकाधिक बैटरी क्लस्टर सीधे एक ही डीसी बस के समानांतर जुड़े हुए हैं। सेल असंगति के कारण उपलब्ध क्षमता के नुकसान के कारणों में श्रृंखला असंगति और समानांतर असंगति शामिल हैं।

(1) बैटरी पैक श्रृंखला की असंगति का नुकसान:

बैटरी कोशिकाओं में अंतर और बैटरी पैक के बीच तापमान अंतर जैसी विसंगतियों के कारण, प्रत्येक बैटरी पैक की एसओसी (शेष शक्ति) अलग होगी। जब तक एक बैटरी पैक भरा/खाली है, क्लस्टर के सभी बैटरी पैक चार्ज और डिस्चार्ज होना बंद कर देंगे।

चित्र 1. बैटरी असंगतता श्रृंखला क्षमता बेमेल का कारण बनती है

(2) बैटरी क्लस्टर समानांतर कनेक्शन की असंगति हानि:

बैटरी क्लस्टर बनाने के लिए बैटरी पैक को सीधे समानांतर में जोड़ने के बाद, प्रत्येक बैटरी क्लस्टर के वोल्टेज को संतुलित करने के लिए मजबूर किया जाता है। जब छोटे आंतरिक प्रतिरोध वाला बैटरी क्लस्टर पूरी तरह से चार्ज या डिस्चार्ज हो जाता है, तो अन्य बैटरी क्लस्टर को चार्ज करना और डिस्चार्ज करना बंद कर देना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी क्लस्टर पूरी तरह से चार्ज या डिस्चार्ज नहीं हो पाएंगे।

चित्र 2 समानांतर में कई बैटरी समूहों के डिस्चार्ज के दौरान वर्तमान अंतर

इसके अलावा, बैटरी के छोटे आंतरिक प्रतिरोध के कारण, भले ही असंगतता के कारण प्रत्येक क्लस्टर के बीच वोल्टेज का अंतर केवल कुछ वोल्ट हो, क्लस्टर के बीच असमान धारा बहुत बड़ी होगी। जैसा कि नीचे दी गई तालिका में एक पावर स्टेशन के मापा डेटा में दिखाया गया है, चार्जिंग करंट अंतर 75A तक पहुंच जाता है (सैद्धांतिक औसत मूल्य की तुलना में विचलन 42% है)। विचलन धारा कुछ बैटरी समूहों में ओवरचार्ज और ओवर-डिस्चार्ज का कारण बनेगी। यह चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दक्षता, बैटरी जीवन को बहुत प्रभावित करता है और यहां तक ​​कि गंभीर सुरक्षा दुर्घटनाओं का कारण भी बनता है।

तालिका 1 पावर स्टेशन का मापा गया डेटा

2. ऊर्जा भंडारण प्रणाली का छोटा जीवन

तापमान ऊर्जा भंडारण के जीवन को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है। जब ऊर्जा भंडारण प्रणाली का आंतरिक तापमान 15 डिग्री बढ़ जाता है, तो ऊर्जा भंडारण का जीवन आधे से अधिक कम हो जाएगा। लिथियम-आयन बैटरियां चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करती हैं। एकल कोशिकाओं के असंगत आंतरिक प्रतिरोध के कारण, ऊर्जा भंडारण प्रणाली के अंदर तापमान वितरण असमान होगा, बैटरी की उम्र बढ़ने और क्षीणन दर में वृद्धि होगी, और अंततः ऊर्जा भंडारण प्रणाली का जीवन छोटा हो जाएगा।

यह देखा जा सकता है कि ऊर्जा भंडारण प्रणाली में बैटरी का तापमान असंगतता ऊर्जा भंडारण प्रणाली के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। यह ऊर्जा भंडारण प्रणाली की उपलब्ध क्षमता को कम कर देगा, ऊर्जा भंडारण प्रणाली के चक्र जीवन को छोटा कर देगा और यहां तक ​​कि सुरक्षा खतरे भी पैदा कर देगा।

ऊर्जा भंडारण बैटरियों की असंगतता से कैसे निपटें?

बैटरी कोशिकाओं की असंगति उत्पादन प्रक्रिया के दौरान बनती है और उपयोग के दौरान गहरी हो जाती है। एक ही बैटरी पैक में बैटरी सेल जितने कमजोर होंगे, वे उतने ही कमजोर होंगे और वे उतने ही कमजोर होंगे। हालाँकि, हालांकि पूरी तरह से सुसंगत बैटरी सेल नहीं हैं, डिजिटल प्रौद्योगिकी, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी और ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी को एकीकृत करना और लिथियम बैटरी असंगतता के प्रभाव को कम करने के लिए पावर इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी की नियंत्रणीयता का उपयोग करना संभव है। पिछले लेख में विश्लेषण की गई असंगतता के कारण होने वाली समस्याओं के जवाब में, बाजार में कुछ निर्माताओं ने स्ट्रिंग ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ लॉन्च की हैं, जिनमें परिष्कृत ऊर्जा प्रबंधन और वितरित तापमान नियंत्रण की विशेषताएं हैं, और इसका उपयोग लक्षणों के इलाज के लिए किया जा सकता है:

(1) उपलब्ध क्षमता बढ़ाने के लिए परिष्कृत प्रबंधन

पारंपरिक पीसीएस की तुलना में, जो 1,{1}} से 2,{3}} से अधिक कोशिकाओं का प्रबंधन करता है, स्ट्रिंग ऊर्जा भंडारण प्रणाली सेल प्रबंधन सटीकता को एक दर्जन से अधिक तक सुधारती है, जो लगभग 100 गुना अधिक है। बैटरी पैक के बीच श्रृंखला बेमेल को ध्यान में रखते हुए, ऑप्टिमाइज़र को प्रत्येक बैटरी पैक के लिए अलग चार्ज और डिस्चार्ज प्रबंधन प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जब एक बैटरी पैक निर्धारित सीमा तक पहुँच जाता है, तो बैटरी पैक को बायपास कर दिया जाता है, और अन्य बैटरी पैक एक दूसरे को प्रभावित किए बिना चार्ज और डिस्चार्ज करना जारी रख सकते हैं, जिससे बैटरी क्षमता का अधिकतम उपयोग होता है।

साथ ही, प्रत्येक बैटरी क्लस्टर सीधे समानांतर कनेक्शन के कारण होने वाली बैटरी असंगतता के प्रभाव से बचने के लिए एक बुद्धिमान क्लस्टर नियंत्रक से लैस है, ताकि प्रत्येक क्लस्टर के चार्ज और डिस्चार्ज वर्तमान को 1% से कम की त्रुटि के साथ सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सके। . यह क्लस्टरों के बीच बेमेल से बचाता है और वास्तव में बैटरी क्लस्टरों के बीच स्वतंत्र चार्ज और डिस्चार्ज प्रबंधन का एहसास करता है, परिसंचरण की पीढ़ी को समाप्त करता है, और सिस्टम की क्षमता और सुरक्षा में और सुधार करता है।

(2) ऊर्जा भंडारण प्रणाली के जीवन को बढ़ाने के लिए वितरित तापमान नियंत्रण

पारंपरिक ऊर्जा भंडारण कंटेनर केंद्रीकृत एयर कंडीशनर से सुसज्जित हैं, और गर्मी अपव्यय के लिए अनुदैर्ध्य वायु नलिकाओं का उपयोग करते हैं। वायु वाहिनी की लंबाई लगभग 6 मीटर से 12 मीटर तक होती है। लंबे ताप अपव्यय चैनल के कारण, प्रत्येक बैटरी पैक और बैटरी क्लस्टर की तापमान स्थिरता की गारंटी नहीं दी जा सकती है।

चित्र 3 पारंपरिक केंद्रीकृत ताप अपव्यय संरचना

स्ट्रिंग ऊर्जा भंडारण केंद्रीकृत एयर कंडीशनिंग के बजाय वितरित एयर कंडीशनिंग का उपयोग करके क्लस्टर-स्तरीय वितरित गर्मी लंपटता का उपयोग करता है। प्रत्येक बैटरी क्लस्टर स्वतंत्र रूप से और समान रूप से गर्मी को नष्ट कर सकता है, और वायु वाहिनी की लंबाई 1 मीटर से कम है, जो गर्मी अपव्यय दक्षता में काफी सुधार करती है और भौतिक स्थान के कारण होने वाले तापमान के अंतर से बचती है। साथ ही, बैटरी पैक प्रत्येक बैटरी सेल डक्ट की लंबाई और दूरी को समायोजित करने के लिए पेड़ के आकार के बायोनिक पेटेंट गर्मी अपव्यय डक्ट का चतुराई से उपयोग करता है, ताकि प्रत्येक बैटरी सेल द्वारा पारित शीतलन राशि यथासंभव सुसंगत हो, जिससे तापमान कम हो सके। प्रत्येक बैटरी सेल की प्रत्येक सतह की असंगति।

चित्र 4 वितरित ऊष्मा अपव्यय संरचना आरेख

वर्तमान ऊर्जा भंडारण प्रणालियों में बैटरी की असंगति कई समस्याओं का मूल कारण है। हालाँकि, बैटरियों की रासायनिक विशेषताओं और अनुप्रयोग वातावरण के प्रभाव के कारण, बैटरी असंगतता को मिटाना मुश्किल है। स्ट्रिंग ऊर्जा भंडारण प्रणाली पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और डिजिटल प्रौद्योगिकी की नियंत्रणीयता के माध्यम से बैटरी स्थिरता के लिए सिस्टम की आवश्यकताओं को बहुत कमजोर कर देती है, जो ऊर्जा भंडारण प्रणाली की उपलब्ध क्षमता को काफी बढ़ा सकती है और सिस्टम सुरक्षा में सुधार कर सकती है।