1 تعریف اصلی باتریهای لیتیومی با ولتاژ بالا{{1}
باتریهای لیتیومی رک ولتاژ بالا، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی مدولار هستند که از طریق سلولهای باتری متعددی که به صورت سری به هم متصل شدهاند و با ساختار استاندارد 19 اینچی رک نصب شده، به خروجی DC با ولتاژ بالا میرسند. مفهوم اصلی طراحی این است که عمیقاً «-عملکرد ولتاژ بالا» و «بهینهسازی فضا» - شکستن محدودیتهای توان باتریهای ولتاژ پایین- از طریق فناوری سری و انطباق با نیازهای تجهیزات صنعتی درجه بالا-. علاوه بر این، چیدمان یکپارچه قفسهای برای نصب کابینتهای استاندارد تطبیق داده میشود و مشکلات ناشی از ردپای بزرگ و استقرار دشوار سیستمهای ذخیره انرژی سنتی را برطرف میکند. این به طور گسترده در سناریوهای کلیدی قدرت مانند ذخیره سازی انرژی صنعتی و تجاری، منبع تغذیه پشتیبان برای مراکز داده و ایستگاه های پایه ارتباطی استفاده می شود.
2 سه تفاوت اصلی با باتری های سنتی
1. تفاوت اساسی بین سطوح ولتاژ و توان
ولتاژ تک سیستمی باتری لیتیومی کم{0}}ولتاژ سنتی اغلب کمتر از 100 ولت است که فقط میتواند نیازهای بارهای کم-قدرت را برآورده کند. باتری های لیتیومی رک ولتاژ بالا از طریق فناوری سری سلولی به صدها ولت خروجی ولتاژ بالا دست می یابند که سرعت شارژ و دشارژ را 3-5 برابر افزایش می دهد. آنها می توانند مستقیماً با بارهای پرقدرت مانند تجهیزات صنعتی و سیستم های UPS بزرگ مطابقت داشته باشند و در هنگام کار با بار کامل می توانند به سرعت به نوسانات عرضه و تقاضا پاسخ دهند. به عنوان مثال، در سناریوهای مرکز داده، می تواند در صورت قطع برق، منبع تغذیه را راه اندازی کند تا از عملکرد مداوم خوشه سرور اطمینان حاصل کند.
2. مزایای بهره وری فضا در طراحی سازه
باتریهای سنتی عمدتاً در قطعات شل چیده میشوند که به فضای برنامهریزی اضافی برای نصب و گسترش دست و پاگیر نیاز دارند. باتری لیتیومی{0}}راک ولتاژ بالا از طراحی استاندارد رک استفاده میکند و میتواند مستقیماً در کابینتهای سرور موجود جاسازی شود و استفاده از فضا را بیش از 40% افزایش دهد. همزمان با پشتیبانی از گسترش انباشته شدن ماژولار، ارتقای ظرفیت را می توان با افزودن قفسه های باتری 3U/5U بدون نیاز به اصلاح زمان خرابی، انطباق با تقاضاهای دینامیکی از 5 کیلووات ساعت تا صدها کیلووات ساعت به دست آورد.
3. ارتقاء جامع عملکرد و طول عمر
در مقایسه با باتریهای سرب{0}}اسید سنتی با عمر چرخه حدود 1200 برابر، باتریهای لیتیومی با ولتاژ بالا از سلولهای فسفات آهن لیتیوم (LiFePO 4) استفاده میکنند که میتوانند در شرایط 80 درصدی بیش از 1 سال عمر چرخهای به عمر چرخهای بیش از 6000 بار در شرایط دشارژ عمیق کامل داشته باشند. و چگالی انرژی آن به 200Wh/kg می رسد که چهار برابر باتری های سرب{8}}اسید سنتی است. این می تواند برق بیشتری را در همان حجم ذخیره کند، در حالی که به طور قابل توجهی راندمان شارژ و دشارژ را بهبود می بخشد و اتلاف انرژی را کاهش می دهد.
3 سه فناوری اصلی که از عملکرد سیستم پشتیبانی می کنند
1. فن آوری مواد سلولی: منبع تضمین ایمنی و طول عمر
جریان اصلی از سلول های باتری لیتیوم فسفات آهن (LiFePO 4) استفاده می کند که ساختار کریستالی آن پایداری عالی در محیط های با دمای بالا دارد. حتی اگر دما به 200 درجه یا بالاتر برسد، تجزیه حرارتی آسان نیست و خطر فرار حرارتی از سطح مواد را از بین می برد. در عین حال، این نوع سلول باتری دارای سرعت تخلیه خود کم است و حاوی مواد مضر مانند فلزات سنگین نیست، که نه تنها پایداری طولانی مدت را تضمین می کند، بلکه استانداردهای زیست محیطی بین المللی را برآورده می کند و نیازهای تبدیل انرژی سبز را برآورده می کند.
2. سیستم هوشمند BMS: مغز اصلی برای بهینه سازی عملکرد
سیستم مدیریت باتری (BMS)، به عنوان یک "مشاور هوشمند"، سه وظیفه اصلی نظارت، تنظیم و حفاظت را بر عهده دارد:
نظارت زمان واقعی:بیش از 50 پارامتر مانند ولتاژ، جریان، دما و غیره هر سلول باتری را با دقت سطح میلی ولت پیگیری کنید و از تشخیص زودهنگام موقعیتهای غیرعادی از طریق نمونهبرداری با فرکانس بالا 15 ثانیه اطمینان حاصل کنید.
تنظیم دینامیک:تعادل خودکار وضعیت شارژ و دشارژ سلول های باتری، حفظ ثبات سیستم، و بهینه سازی استراتژی های شارژ و دشارژ با توجه به نیازهای بار برای بهبود بهره وری مصرف انرژی؛
حفاظت چندگانه:ساخته شده در شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد، اتصال کوتاه، بیش از حد دما و سایر مکانیسم های حفاظتی، می تواند حفاظت ایزوله را در عرض 2 میلی ثانیه از ولتاژ غیر طبیعی ایجاد کند و از گسترش خطرات جلوگیری کند.
3. فناوری یکپارچه سازی مدولار: پشتیبانی اساسی انعطاف پذیر و مقیاس پذیر
با اتخاذ طراحی معماری "عملیات مستقل ماژول + ترکیب چند ماژول"، یک ماژول باتری می تواند به طور مستقل کار کند و از گسترش موازی تا 1 مگاوات + ظرفیت پشتیبانی کند. این طراحی نه تنها فرآیند نصب را ساده میکند، بلکه هزینههای نگهداری را نیز کاهش میدهد - در صورت خرابی یک ماژول، میتوان آن را از طریق تعویض داغ بدون نیاز به خاموش شدن کامل دستگاه جایگزین کرد و اطمینان از منبع تغذیه مداوم سیستم را تضمین کرد. همزمان با پشتیبانی از پیکربندی ترکیبی، میتواند ماژولهای-قدرت و{7} انرژی بالا را برای دستیابی به تعادل مطلوب بین چگالی توان و مدت زمان ذخیرهسازی ترکیب کند.