توسعه هر محصولی نمی تواند از هدف نهایی دستیابی به عملکرد هزینه بالاتر منحرف شود. در این فرآیند، اگرچه ممکن است یک روند متضاد قیمت بالا با تجربه بالا توسط پیشرفتهای تکنولوژیکی وجود داشته باشد، اما روند نهایی همچنان دستیابی به عملکرد هزینه بالا با رواج فناوریهای جدید است.
بنابراین، توسعه تکنولوژیکی محصولات ذخیرهسازی انرژی به کجا میرود؟
سیستم های ذخیره انرژی عمدتاً از چهار جزء اصلی تشکیل شده است: باتری ها، سیستم های مدیریت باتری، سیستم های مدیریت حرارتی و سیستم های ایمنی. در ادامه، اجازه دهید این چهار مؤلفه اصلی را مورد بحث قرار دهیم:
1. باتری
قبلاً در «محصولات ذخیرهسازی انرژی نسل بعدی» و «اختلاف بر سر پنج مسیر مشخصه باتریهای ذخیرهسازی انرژی» بحث شد که ظرفیت توان محصولات سلول ذخیرهسازی انرژی الکتریکی و محصولات سیستم در حال افزایش است «بزرگتر، بهتر» به عنوان توسعه آینده. جهت با این حال، اندازه محصولات باتری در نهایت محدود است. پس از رسیدن ظرفیت باتری به یک سطح معین، هنوز باید تلاش هایی برای توسعه ایمنی ذاتی سلول ها و بهبود استفاده از عملکرد سلول انجام شود.
علاوه بر این، لازم است محصولات باتری را با توجه به سناریوهای کاربردی در زمینه های مختلف تقسیم بندی شده و مناطق خاص متمایز کرد تا به طور کامل نیازهای برنامه های مختلف را برآورده کند.
2. سیستم مدیریت باتری
در حال حاضر، سیستم مدیریت باتری عمدتاً در نظارت بر ولتاژ، دما، جریان و غیره باتری مشغول است. عمدتاً داده هایی را که قبلاً رخ داده اند نظارت می کند و حفاظت از خاموش شدن برق و سایر عملیات را از ناهنجاری هایی که قبلاً رخ داده است انجام می دهد.
آنچه ما از سیستم مدیریت باتری انتظار داریم این است:
a. می تواند به طور فعال وضعیت باتری را نظارت کند و از طریق داده هایی که در گذشته تولید شده است وضعیت باتری آینده را پیش بینی کند.
b. سیستم مدیریت باتری را می توان برای استفاده کامل از عملکرد باتری در طول چرخه عمر آن و تنظیم مستقل حالت های عملکرد غیرعادی باتری استفاده کرد.
3. سیستم مدیریت حرارتی
سیستم مدیریت حرارتی باتری از خنککننده طبیعی اولیه به خنکسازی هوای اجباری و به شکل صفحه خنکشده با مایع جریان اصلی کنونی تکامل یافته است. با این حال، هنوز مشخص شده است که نمی تواند محیط دمای کاری رضایت بخشی را برای باتری ها فراهم کند. این عمدتاً در دمای بالای باتری (حدود 37 درجه)، اختلاف دمای زیاد بین باتریها (5 - 8 درجه) و میدانهای دمایی زیاد در سلولهای باتری (15 - 20 درجه) آشکار میشود.
این صنعت همچنین به طور فعال در حال بررسی روش های جدید مدیریت حرارتی است. اخیراً، روش خنکسازی مایع کاملاً غوطهور شده، همانطور که در شکل نشان داده شده است، سلولهای باتری را در یک مخزن خنککننده مایع قرار میدهد و سپس مایع خنککننده را به مخزن تزریق میکند تا باتریها کاملاً غوطهور شوند و تماس چند جهته و چند زاویهای برای گرما حاصل میشود. اتلاف
مزایای اصلی به شرح زیر است:
a. مایع خنککننده مستقیماً با سلولهای باتری تماس میگیرد و در مقایسه با صفحات خنککننده مایع خنککننده غیرمستقیم، راندمان تبادل حرارت بالاتری دارد و میتواند به سرعت خنک یا گرم شود.
b. سلولهای باتری وقتی کاملاً غوطهور شوند، گرما را در همه جهات پخش میکنند و دمای هر نقطه در داخل سلولهای باتری در مقایسه با نوع صفحه خنککننده مایع یکنواختتر است (حدود 3 درجه).
c. پس از غوطه ور شدن کامل سلول های باتری، با کنترل اختلاف دما بین ورودی مایع و خروجی مایع، می توان به درجه بالایی از یکنواختی دما در بین باتری ها دست یافت.
d. هنگامی که سلول های باتری به طور کامل در مایع خنک کننده غوطه ور می شوند، قسمت های خالی بین سلول های باتری با مایع خنک کننده پر شده و با شکاف هایی از هم جدا می شوند. در صورت فرار حرارتی یک سلول باتری، دما را می توان به سرعت توسط مایع خنک کننده از بین برد، دمای منتشر شده توسط مایع خنک کننده ایزوله می شود و انتشار حرارتی ایجاد نمی کند. الکترولیت خارج شده به دلیل فرار حرارتی نیز توسط مایع خنک کننده جذب و تخلیه می شود و گاز با دمای بالا که از سلول های باتری خارج می شود توسط مایع خنک کننده ایزوله می شود و در نتیجه ایمنی باتری بهبود می یابد.
مزایای بسیاری از خنک کننده مایع نوع غوطه وری وجود دارد، اما توسعه آن صاف نیست:
a. مایع خنک کننده باید باتری ها را به طور کامل غوطه ور کند و سیالیت خوب و ایمنی بالایی داشته باشد، بنابراین انتخاب مایع خنک کننده دشوار است.
b. تعداد زیادی باتری در سیستم وجود دارد و طراحی کانال های جریان در صورت غوطه وری کامل دشوار است. گوشه ها معمولاً ظاهر می شوند و در نتیجه اختلاف دماهای زیادی ایجاد می شود.
اخیراً از طریق تحقیقات دادهها و مقایسه روشهای مختلف خنککننده، مشخص شده است که محصولات خنککننده نیمهرسانا را میتوان برای استفاده مستقیماً به سطح سلولهای باتری متصل کرد. با این حال، به دلیل قدرت کم و ناراحتی برای کاربرد در مقیاس بزرگ، آنها در حال حاضر عمدتاً در رطوبتگیرهای کوچک، دستگاههای پخش آب و سایر محصولات استفاده میشوند.
همانطور که در بالا ذکر شد، با توجه به توسعه اخیر فناوری های مدیریت حرارتی، در دراز مدت، مدیریت حرارتی هوشمند جهت نهایی مدیریت حرارتی باتری است. از طریق مدیریت حرارتی هوشمند، محیط دمای کاری بهینه باتری ها را می توان با حداقل مصرف انرژی تا بیشترین حد حفظ کرد.
مدیریت حرارتی هوشمند یک تعادل جامع است که عوامل محیطی خارجی مانند دما، رطوبت، سرعت باد، روشنایی، گرمای زمین گرمایی و همچنین اجزای داخلی مانند باتریها، قطعات الکتریکی، کابلها و مدیریت حرارتی را در نظر میگیرد. پیشبینی محیط خارجی را برای پیشبینی نیاز به گرمایش یا سرمایش و توان مربوطه ادغام میکند. این تضمین می کند که باتری های سیستم محیط دمایی مطلوبی دارند و در محدوده نسبتاً کمی نوسان دارند.
4.سیستم ایمنی
سیستم ایمنی باتری خط پایانی سیستم است.
در حال حاضر سیستم حفاظت آتش پرفلورو هگزانون جریان اصلی در صنعت است و برخی از تولیدکنندگان از آئروسل ها و غیره استفاده می کنند. تفاوت اصلی در عوامل است که منجر به تغییراتی در میزبان حفاظت آتش می شود در حالی که سایر تشخیص ها و آلارم ها کاملاً مشابه هستند.
در حال حاضر، محافظت در برابر آتش نوع گاز یا عامل مشابه گاز مانند پرفلوروهگزانون و آئروسل عمدتاً به غلظت عامل برای محافظت در برابر آتش متکی است. هنگامی که غلظت گاز در طول زمان کاهش می یابد، بسته باتری همچنان خطر احتراق مجدد را دارد.
بنابراین، در حال حاضر، برخی از شرکتهای ذخیرهسازی انرژی، حفاظت در برابر آتش کامل غوطهوری مایع را اتخاذ میکنند.
اصل اساسی این است: با غوطه ور کردن کامل سلول های باتری در بسته باتری با یک محیط مایع، محیط مایع سلول ها را به طور کامل احاطه می کند، به سرعت دمای تولید شده پس از خرابی سلول را کاهش می دهد، گازهای قابل احتراق با دمای بالا و فشار بالا را که پس از شکست سلولی ایجاد می شود، جدا می کند. شکست از طریق محیط مایع، و الکترولیت خارج شده پس از شکست سلولی می تواند توسط محیط مایع جذب شده و منتقل شود.
با این حال، در حال حاضر، بخش تشخیص سیستم ایمنی سیستم ذخیره انرژی در صنعت مستقل از سیستم مدیریت باتری است. به طور کلی، یک کاوشگر چند در یک که دما، گاز، VOC و غیره را ادغام می کند، در یک موقعیت خاص از بسته باتری، با دقت بسیار محدود، بدون ذکر حساسیت، تنظیم می شود.
در کل فرآیند محافظت از ایمنی باتری، فقط بین خرابی و عدم خرابی تمایز وجود دارد، مرحله دمای بالا قبل از خرابی باتری کاملاً از دست رفته است.
بنابراین، آنچه در حال حاضر ابتدا باید انجام شود و بسیاری از شرکت ها انجام می دهند، پیوند سیستم مدیریت ایمنی با سیستم مدیریت باتری است. از این گذشته، سیستم مدیریت باتری ولتاژ و دمای هر سلول را در زمان واقعی نظارت می کند.
5. سیستم یکپارچه هوشمند
در حال حاضر، در صنعت انرژی های جدید، به ویژه در زمینه قدرت، توسعه هوشمند به سرعت در حال پیشرفت است. این مقاله معتقد است که توسعه سیستم های باتری باید شامل هوشمندی جامع سیستم های مدیریت باتری، سیستم های مدیریت حرارتی و سیستم های ایمنی نیز باشد.
سیستم ایمنی از داده های مانیتورینگ سیستم مدیریت باتری استفاده می کند و آن را با داده های پیش بینی هوشمند سیستم مدیریت حرارتی ترکیب می کند تا قبل از از کار افتادن سلول های باتری، هشدار اولیه، هشدار و آتش نشانی را کامل کند و تلفات را به حداقل برساند. در میان آنها، در مرحله دمای بالا قبل از از کار افتادن سلول های باتری، سیستم ایمنی می تواند خنک کننده با توان بالای مدیریت حرارتی را برای سرکوب واکنش خرابی سلول های باتری شروع کند. علاوه بر این، از طریق نظارت و مقایسه کلان داده ها، زمان وقوع و نوع ناهنجاری های باتری را می توان از قبل پیش بینی کرد و روش های درمانی مربوطه را می توان در اسرع وقت انجام داد.