博蘭得邱陽：儲能系統(tǒng)電池的pack級主動管理技術
動態(tài)2023-06-12
1、 重要性：保障系統(tǒng)安全、提升系統(tǒng)壽命
1.1、 溫控系統(tǒng)是儲能安全的重要保障
隨著儲能電站裝機規(guī)模的增加，安全問題成了當前儲能大規(guī)模推廣和應用的 核心制約因素。根據中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟統(tǒng)計，不包括戶用場景的情況 下，從 2011 年到 2022 年 3 月，全球儲能安全事故超過 70 起;其中，僅 2022 年第一季度，就發(fā)生了 17 起。隨著全球范圍內儲能裝機規(guī)模的迅速上升， 儲能安全事故出現的頻率也大幅提升。 鋰電池熱失控是影響儲能電站安全運行的主要原因。熱失控是指當鋰電池遭 遇機械濫用、電濫用和熱濫用時，電池材料受到破壞產生異常發(fā)熱，熱量不 斷聚集并最終造成電池內部溫升不可控的現象。根據我們的不完全統(tǒng)計，大 多數儲能安全事故發(fā)生在充電中或充電休止后，此時電池電壓較高，電池活 性較大，并聯(lián)電池簇間形成環(huán)流，導致電芯處于過充狀態(tài)，電壓升高形成內 短路，因此容易造成火災事故。
溫度控制是避免鋰電池熱失控的重要因素。合理高效的熱管理系統(tǒng)是解決熱 失控問題的重要方法。可以通過對鋰電池狀態(tài)的實時檢測，依靠熱管理裝置 將電芯控制在合理的溫度，從而避免熱失控現象發(fā)生。在儲能系統(tǒng)中，一般 由電池管理系統(tǒng)(BMS)實時監(jiān)測電池數據并調整熱管理策略，而溫控系統(tǒng) 在接收相關信號后通過調節(jié)設備參數，使儲能系統(tǒng)內部溫度保持動態(tài)穩(wěn)定， 從而保證電池組的安全運行。
1.2、 溫控系統(tǒng)可以助力儲能系統(tǒng)性能提升
溫度是影響電池性能的重要因素。溫度對鋰電池有著較大的影響，一方面鋰電 池的容量和壽命會隨著溫度的變化而變化，另一方面高溫會使電池的內部材料發(fā) 生分解，從而影響鋰電池的穩(wěn)定性。綜合考慮鋰電池的高效性和安全性，目前普 遍認為鋰電池的最佳溫度區(qū)間為 10~35℃。
在大型儲能系統(tǒng)中，溫差控制與系統(tǒng)壽命密不可分。以海辰儲能的 3.44MWh 的儲能集裝箱系統(tǒng)為例，其使用了 10P384S 的電芯串并聯(lián)方案，即整個集 裝箱中包含 3840 節(jié) 280Ah 的電芯。在運行過程中，各個電芯之間會出現一 定的溫度差異，進而使得電芯的性能出現差異：在串聯(lián)電路中，會造成串聯(lián) 容量失配;在并聯(lián)電路中，會造成電池簇間“充電充不滿、放電放不盡”的 現象。長期如此，會影響到整個系統(tǒng)的效率與循環(huán)壽命。這就要求盡可能的 保證單體電芯之間的溫度差距，一般要求各單體電池之間的溫差不超過 5℃。 因此，溫控系統(tǒng)在整個儲能系統(tǒng)中的作用至關重要。
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