Elsistema de bateríases el núcleo de todo el sistema de almacenamiento de energía, que consta de cientos de celdas cilíndricas océlulas prismáticasen serie y en paralelo. La inconsistencia de las baterías de almacenamiento de energía se refiere principalmente a la inconsistencia de parámetros como la capacidad, la resistencia interna y la temperatura. Cuando se utilizan baterías con inconsistencias en serie y en paralelo, se presentan los siguientes problemas:

1. Pérdida de capacidad disponible

En el sistema de almacenamiento de energía, las celdas individuales se conectan en serie y en paralelo para formar una caja de baterías; estas cajas se conectan en serie y en paralelo para formar un grupo de baterías; y varios grupos de baterías se conectan directamente en paralelo a la misma barra colectora de CC. Las causas de la inconsistencia de la batería que provoca la pérdida de capacidad útil incluyen la inconsistencia en serie y la inconsistencia en paralelo.

• Pérdida por inconsistencia en la conexión en serie de la batería
Según el principio del barril, la capacidad en serie del sistema de baterías depende de la batería con la menor capacidad. Debido a las inconsistencias de cada batería, las diferencias de temperatura y otros factores, la capacidad útil de cada una será diferente. La batería con menor capacidad se carga completamente durante la carga y se descarga, lo que limita la carga de las demás baterías del sistema y reduce la capacidad disponible. Sin una gestión equilibrada eficaz, con el aumento del tiempo de funcionamiento, la atenuación y la diferenciación de la capacidad de cada batería se intensificarán, acelerando aún más el descenso de la capacidad disponible del sistema.

• Pérdida por inconsistencia en paralelo del grupo de baterías

Cuando los grupos de baterías se conectan directamente en paralelo, se produce un fenómeno de corriente circulante tras la carga y descarga, lo que obliga a equilibrar los voltajes de cada grupo. La falta de equilibrio y la descarga excesiva provocan una pérdida de capacidad y un aumento de la temperatura de la batería, aceleran su degradación y reducen la capacidad disponible del sistema.

Además, debido a la baja resistencia interna de la batería, incluso si la diferencia de voltaje entre los grupos causada por la inconsistencia es de solo unos pocos voltios, la corriente desigual entre los grupos será considerable. Como se muestra en los datos medidos de una estación de energía en la tabla a continuación, la diferencia en la corriente de carga alcanza los 75 A (en comparación con el promedio teórico, la desviación es del 42 %), y esta corriente de desviación provocará sobrecarga y sobredescarga en algunos grupos de baterías; esto afectará gravemente la eficiencia de carga y descarga, la vida útil de la batería e incluso podría provocar accidentes graves.

2. Diferenciación acelerada y vida útil reducida de células individuales causadas por una temperatura inconsistente.

La temperatura es el factor más crítico que afecta la vida útil del sistema de almacenamiento de energía. Cuando la temperatura interna del sistema aumenta 15 °C, su vida útil se reduce a menos de la mitad. La batería de litio genera mucho calor durante los procesos de carga y descarga, y la diferencia de temperatura entre las baterías incrementa aún más la inconsistencia de la resistencia y la capacidad internas, lo que acelera el deterioro de las baterías, acorta la vida útil del sistema e incluso puede generar riesgos para la seguridad.

¿Cómo abordar la inconsistencia de las baterías de almacenamiento de energía?

La inconsistencia de las baterías es la causa principal de muchos problemas en los sistemas de almacenamiento de energía actuales. Si bien la inconsistencia es difícil de erradicar debido a las características químicas de las baterías y al impacto del entorno de aplicación, la tecnología digital, la electrónica de potencia y la tecnología de almacenamiento de energía pueden integrarse para aprovechar la electricidad. La capacidad de control de la tecnología electrónica minimiza el impacto de las inconsistencias de las baterías de litio, lo que puede aumentar considerablemente la capacidad útil de los sistemas de almacenamiento de energía y mejorar la seguridad del sistema.

•La tecnología de equilibrado activo monitoriza la tensión y la temperatura de cada batería en tiempo real, elimina al máximo las inconsistencias de la conexión en serie de las baterías y aumenta la capacidad disponible del sistema de almacenamiento de energía en más de un 20 % durante todo su ciclo de vida.

•En el diseño eléctrico del sistema de almacenamiento de energía, la gestión de carga y descarga de cada grupo de baterías se lleva a cabo por separado, y los grupos de baterías no están conectados en paralelo, lo que evita el problema de circulación causado por la conexión en paralelo de CC y mejora eficazmente la capacidad disponible del sistema.

•Control preciso de la temperatura para prolongar la vida útil del sistema de almacenamiento de energía.

La temperatura de cada celda individual se registra y monitoriza en tiempo real. Mediante una simulación térmica CFD de tres niveles y una gran cantidad de datos experimentales, se optimiza el diseño térmico del sistema de baterías, de modo que la diferencia máxima de temperatura entre las celdas individuales del sistema sea inferior a 5 °C, y se resuelve el problema de la diferenciación de celdas individuales causada por la inconsistencia de temperatura.

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