Mifumo ya Kuhifadhi Nishati ya Betrihufanya kazi kwa kubadilisha umeme kuwa uwezo wa kemikali na kubadilisha mchakato huo unapohitajika kupitia uunganisho ulioratibiwa wa seli za lithiamu-ioni, maunzi ya kubadilisha nguvu, vifaa vya udhibiti wa hali ya joto, na programu ya udhibiti wa - vipengele ambavyo ni lazima vifanye kazi kwa ustahimilivu zaidi kuliko matangazo ya mradi yenye kung'aa ambayo yanaweza kupendekeza. Changamoto ya kweli si kujenga kitengo kimoja cha utendaji bali ni kupanga maelfu ya seli moja moja ili kufanya kazi kama mfumo mmoja thabiti huku ikidhibiti hali za kushindwa ambazo hujilimbikiza kwa kuzidisha katika kila rack, kila moduli, kila kiungo cha kuchomea. Usakinishaji huu huimarisha uthabiti wa gridi ya taifa katika mabara matatu si kwa sababu uhandisi ni rahisi - sivyo - lakini kwa sababu viboreshaji mara kwa mara huhitaji kitu ambacho kinaweza kunyonya uzalishaji wa ziada saa 2 PM na kuirudisha saa 7 PM wakati pato la jua linapoharibika na kila mtu kuwasha kiyoyozi chake kwa wakati mmoja.
Tatizo la kusawazisha seli hakuna anayelielezea ipasavyo
Haya ndiyo mambo ambayo laha bainishi hazitakuambia: kutolingana kwa hali ya malipo ya 10% tu kwenye safu zote- visanduku vilivyounganishwa vinaweza kuzuia 20% ya uwezo wako wa kuweka jina. Asilimia ishirini. Kwenye usakinishaji wa MWh 100 ambao ni MWh 20 umelipia lakini huwezi kufikia.
Fizikia haina msamaha. Wakati visanduku katika mfuatano vinapofikia viwango tofauti vya chaji - na hufanya hivyo kila wakati, hatimaye - seli dhaifu zaidi huelekeza tabia ya mfumo. Wakati wa kutokwa, seli dhaifu hupiga voltage yake ya kukata kwanza na kuzima kamba nzima. Wakati wa kuchaji, kisanduku chenye nguvu zaidi hujaa kwanza na kulazimisha kuzimwa huku majirani zake wakikaa nusu-tupu. Mfumo wako wa Kuhifadhi Nishati ya Betri unakuwa mateka wa kipengele chake -cho utendakazi mbaya zaidi.
Kemia ya LFP hufanya hali hii kuwa mbaya zaidi kwa njia ambazo huwapata watu bila tahadhari. Curve ya voltage inakaribia kuwa tambarare kabisa kati ya 20% na 80% ya hali ya chaji. Tofauti ya millivolti 40 kwenye vituo - ambayo ni chini ya kelele katika baadhi ya mifumo ya vipimo - inaweza kuficha pengo kati ya 96% na 38% ya uwezo halisi. Algoriti za kusawazisha{10}msingi wa kawaida{10}huangalia laini hii na kimsingi kukata tamaa. Wanaweza tu kufanya kazi katika maeneo ya goti kwenye sehemu ya juu kabisa na chini ya mkondo wa chaji ambapo voltage hujibu mabadiliko ya hali ya chaji.
Nilitumia wiki tatu mnamo 2022 kusaidia timu ya kuwaagiza kufuatilia suala la uwezo wa phantom kwenye mradi wa MW 50 huko Texas. Mifumo ya Kuhifadhi Nishati ya Betri ilipitisha kila jaribio la umeme. Seli zilionekana vizuri kila moja. Ilibainika kuwa moduli sita zilizozikwa kwenye rafu ya tatu zilikuwa zimeingia katika usawa wa muda mrefu ambao BMS haikuweza kuona kwa sababu hakuna mtu aliyeleta mfumo kamili wakati wa kuchomeka-. Eneo la volteji bapa lilifunika kila kitu hadi tukafanya jaribio linalofaa la uwezo na tukapungukiwa kwa 8%.
Kile BMS hufanya (na haifanyi)
Mifumo ya usimamizi wa betri inauzwa kama walezi wanaojua yote. Kwa kweli wao ni ufuatiliaji wa vifaa na matangazo muhimu vipofu.
BMS hupima voltage ya mwisho, mtiririko wa sasa na halijoto katika sehemu mbalimbali. Kutoka kwa hizi inakadiria hali ya malipo, kwa kawaida kwa kutumia mchanganyiko fulani wa kuhesabu coulomb na jedwali za kuangalia volti. Usahihi unategemea kabisa jinsi majedwali hayo ya utafutaji yanalingana vyema na seli zako halisi chini ya hali halisi ya uendeshaji - sifa ambayo huharibika haraka kuliko wachuuzi wanavyokubali.
Kuhesabu Coulomb hukusanya makosa madogo kwa kila mzunguko. Viwango vya kutokwa-vya kujitegemea hutofautiana kati ya seli kulingana na vipengele vinavyotegemea historia ya halijoto, umri na eneo la utengenezaji. Bila matukio ya mara kwa mara ya urekebishaji ambayo huleta kifurushi kwenye sehemu ya marejeleo inayojulikana, hali yako ya malipo hukadiria kuteleza. Nimeona mifumo ambapo SOC iliyoonyeshwa ilitofautiana kutoka kwa uhalisia kwa asilimia kumi na tano ya pointi zaidi ya miezi minane ya uendeshaji kwa sababu tovuti haikuwahi kuendesha mzunguko kamili wa malipo. Kanuni iliendelea kujumuisha vipimo vya sasa dhidi ya marejeleo ambayo hayakuwepo tena.
Kazi za ulinzi hufanya kazi vizuri zaidi. Vikwazo vya overvoltage na undervoltage, vikomo vya kupita kiasi, viwango vya kuzima kwa halijoto - hii ni mipaka migumu ambayo huenda wakati vipimo vinapozidi viwango vilivyowekwa. Rahisi. Kutegemewa. Pia ni ghafi kwa kiasi fulani, kwa sababu kufikia wakati unafikia vikomo vya ulinzi tayari unakuwa umesisitiza seli zako zaidi ya masafa bora ya uendeshaji.
Ukweli wa kukimbia kwa joto
Kila seli ya lithiamu-ioni ina nishati ya kutosha iliyohifadhiwa kusababisha matatizo ikiwa nishati hiyo itatolewa bila kudhibitiwa. Kukimbia kwa halijoto hutokea wakati inapokanzwa ndani inapozidi uwezo wa seli kusambaza joto, na hivyo kusababisha athari za joto ambazo hutoa joto zaidi, ambalo huchochea athari zaidi, ambayo hutoa gesi zinazoweza kuwaka, ambazo zinaweza kuwaka au kulipuka kulingana na hali ya kizuizi.
Tukio la Arizona mnamo 2019 lilibadilisha uhusiano wa tasnia na hatari hii. Wazima moto waliitikia moto wa BESS, wakakaribia kontena baada ya kuona hakuna miale ya moto inayoonekana, wakafungua mlango wa kutathmini hali - na wingu lililolimbikizwa la haidrojeni{3}} offgas tajiri kupata chanzo cha kuwasha. Mlipuko huo uliwalaza wahudumu wanne wa kwanza hospitalini.
Korea Kusini ilikuwa na mioto 23 tofauti ya BESS kati ya 2017 na 2019. Serikali ilifunga mifumo ya uendeshaji nchini kote huku wapelelezi wakifanya kazi kwa njia zisizofaa. Mabadiliko ya muundo yalifuata. Ufungaji mpya ulifuata sheria tofauti. Na kisha moto zaidi ukatokea.
Kemia ya LFP inapunguza uwezekano wa kukimbia kwa mafuta ikilinganishwa na NMC. Muundo wa kioo wa olivine ni imara zaidi kwa joto. Matukio ya kushindwa kwa kila gigawati-saa iliyotumwa yalipungua kwa 97% kati ya 2018 na 2023 kulingana na uchanganuzi wa sekta. Lakini "uwezekano uliopunguzwa" haimaanishi "hatari iliyoondolewa." Mifumo ya LFP bado imeshika moto. Matukio matatu katika kipindi cha miezi kumi na mbili iliyopita yalihusisha kemia ambazo vifaa vya uuzaji vilielezea hapo awali kuwa "salama kwa asili."
Tathmini ya uaminifu: kukimbia kwa joto ni hatari ya ndani ya hifadhi ya lithiamu-ioni kwa kiwango. Kupunguza muundo husaidia. Nafasi husaidia. Mifumo ya kukandamiza inasaidia. Mifumo ya kugundua inasaidia. Hakuna kinachoondoa uwezekano kabisa. Mtu yeyote anayekuambia vinginevyo anauza kitu.
Kwa nini ratiba yako ya kuagiza itateleza
Asilimia hamsini-asilimia tisa ya kushindwa kwa BESS hutokea ndani ya miaka miwili ya kwanza ya uendeshaji, hasa kutokana na salio-ya-matatizo ya mfumo yaliyoletwa wakati wa utumaji. Takwimu inapaswa kuwaogopesha watengenezaji wa mradi lakini haionekani kuwa hivyo.
Kuagiza Usakinishaji wa Mifumo ya Kuhifadhi Nishati ya Betri kunahusisha kuleta pamoja vifaa kutoka kwa wachuuzi wengi - wasambazaji wa betri, watengenezaji wa vibadilishaji umeme, viunganishi vya vidhibiti, wakandarasi wa HVAC, wataalamu wa kuzima moto - kila mmoja akifanya kazi dhidi ya wigo wake wa kazi, itifaki zao za majaribio, ufafanuzi wao wa "kamili." Kushindwa kwa uratibu ni matokeo chaguo-msingi kutokuwepo kwa udhibiti mkali.
Nilitazama mradi wa MW 40 huko California ukikaa bila kufanya kitu kwa miezi mitatu kwa sababu idhini ya muunganisho ilipatikana kabla ya mchuuzi wa betri kumaliza kuamsha programu dhibiti ya BMS. Seli zilianza kupoteza chaji zikisubiri. Mtu fulani hatimaye alilazimika kukodisha jenereta za dizeli ili kuchaji betri ambazo zilikuwepo mahususi ili kuhifadhi nishati mbadala. Kejeli haikupotea kwa yeyote aliyehusika.
Ujumuishaji wa mawasiliano pekee unaweza kutumia wiki za utatuzi. Mfumo wa usimamizi wa nishati unahitaji kuzungumza na BMS. BMS inahitaji kuripoti kwa SCADA. Mfumo wa kubadilisha nguvu unahitaji amri kutoka kwa kidhibiti cha mtambo. Kila kiolesura hutumia itifaki ambazo kinadharia zinalingana na viwango lakini kiutendaji zinahitaji usanidi maalum kwa sababu hakuna wachuuzi wawili wanaofasiri viwango hivyo kwa kufanana.
Kisha kuna uthibitishaji wa mfumo wa joto. Mifumo ya Kuhifadhi Nishati ya Betri ambayo ilijaribiwa kikamilifu katika-viwanda vinavyodhibitiwa na hali ya hewa hufanya kazi kwa njia tofauti inaposakinishwa nje katika mazingira yenye mabadiliko halisi ya halijoto. Uwezo wa kupoeza hutengenezwa dhidi ya dhana-za kesi mbaya zaidi. -Mzigo halisi wa joto duniani hutegemea mifumo ya baiskeli ambayo haipo hadi mfumo uingie katika uendeshaji wa kibiashara. Pengo kati ya hali ya muundo na hali ya uendeshaji inaonekana tu baada ya kupita mahali ambapo mabadiliko ni rahisi.
EMS ni mahali ambapo uchumi hukutana na kemia ya umeme
Katika kiwango cha gridi ya taifa, mfumo wa usimamizi wa nishati huamua ikiwa usakinishaji hutengeneza pesa au kuuharibu.
EMS huratibu amri za malipo na utozaji kulingana na hali ya gridi ya taifa, mawimbi ya soko, utabiri wa uzalishaji unaoweza kufanywa upya, na vikwazo vya hali ya betri. Inaamua wakati wa kununua nishati kutoka kwa gridi ya taifa kwa bei ya chini na wakati wa kuuza nishati iliyohifadhiwa wakati wa mahitaji ya juu ya madirisha. Huboresha mitiririko mingi ya mapato kwa wakati mmoja - usuluhishi wa nishati, udhibiti wa marudio, malipo ya uwezo, akiba ya kusokota - kila moja ikiwa na mahitaji tofauti ya muda wa majibu na athari tofauti kwenye uchakavu wa betri.
Hii inaonekana kama shida ya programu. Pia kimsingi ni shida ya elektrokemia.
Kila mzunguko wa malipo-hushusha hadhi ya seli. Kiwango cha uharibifu hutegemea halijoto, kina cha kutokwa, kiwango cha malipo, na muda unaotumika katika hali za juu za malipo. Mbinu dhabiti ya biashara ambayo hutoa upeo wa mapato ya muda mfupi- inaweza kuharibu kwa urahisi-thamani ya muda mrefu ya mali kwa kuharakisha kufifia kwa uwezo. Mkakati wa kihafidhina unaohifadhi Mifumo ya Kuhifadhi Nishati ya Betri unaweza kufanya kazi duni kiuchumi kwa sababu inaacha pesa mezani.
Kokotoo la uboreshaji hubadilika kulingana na masharti ya udhamini. Dhamana nyingi za BESS hufikia jumla ya matumizi ya nishati kama kipengele cha hesabu ya mzunguko na muda wa kalenda. Uendeshaji zaidi ya vikomo vya matokeo hubatilisha chanjo. Kufanya kazi vizuri ndani ya kikomo kunamaanisha kuwa umenunua betri zaidi ya unayotumia. Mahali pazuri hutegemea maelezo maalum ya kimkataba ambayo hutofautiana kati ya usakinishaji, watoa huduma wa udhamini na masharti ya mazungumzo.
Kupata hii vibaya hugharimu pesa halisi. Uchanganuzi mmoja ulipendekeza kuwa mikondo ya volteji bapa katika mifumo ya LFP inaweza kuficha masuala ya usawa ambayo yanamaliza $250,000 kila mwaka bila utendakazi - kwenye mradi mmoja.
Ubadilishanaji wa LFP dhidi ya NMC kila mtu hurahisisha kupita kiasi
Mazungumzo ya sekta yanaelekea kuweka hii kama LFP kwa hifadhi ya stationary, NMC kwa magari ya umeme. Ukweli ni mbaya zaidi.
LFP inatoa mizunguko zaidi. Upimaji katika Maabara ya Kitaifa ya Sandia ulionyesha seli za LFP zikishusha hadhi takriban nusu kwa kasi sawa na NMC chini ya hali sawa za uendeshaji baiskeli. Muundo thabiti wa olivine hushughulikia mwingiliano wa lithiamu na mkazo mdogo wa cathode. Makadirio ya maisha ya mzunguko huanzia 3,000 hadi 6,000 kamili-ya-mizunguko ya kutokwa na maji kabla ya kufikia 80% ya kuhifadhi uwezo, huku baadhi ya mifumo ikidai mizunguko 10,{11}} kiasi.
NMC inatoa msongamano wa juu wa nishati. Unaweza kufunga kilowati-saa zaidi kwenye nafasi ndogo na uzani mdogo. Kwa programu za simu hii ni muhimu sana. Kwa uhifadhi wa stationary ambapo alama ya miguu sio kikwazo kikuu, faida hupungua.
Kuzeeka kwa kalenda huathiri kemia zote mbili. Betri huharibika baada ya muda bila kujali kama unazizungusha. Halijoto ya juu huharakisha kuzeeka kwa kalenda. Hali ya juu ya malipo huharakisha kuzeeka kwa kalenda. Taratibu za uharibifu hutofautiana kati ya kemia lakini matokeo huungana: kupoteza uwezo hutokea kama betri inafanya kazi kwa bidii au inakaa bila kufanya kitu.
Faida ya usalama wa mafuta ya LFP ni halisi lakini imezidishwa. Msongamano mdogo wa nishati unamaanisha kuwa ni nishati kidogo inayopatikana kutolewa wakati wa matukio ya kushindwa. Kemia yenyewe ni thabiti zaidi ya joto. Lakini "salama" haimaanishi "salama." Usanifu wa ufungaji bado ni muhimu. Usimamizi wa joto bado ni muhimu. Kugundua na kukandamiza bado ni muhimu.
Kile ambacho hutajwa mara chache: Mkondo tambarare wa LFP hutengeneza changamoto za usimamizi wa betri ambazo hazipo na NMC. BMS haiwezi kutumia voltage kukadiria hali ya malipo katika safu nyingi za uendeshaji. Kusawazisha algoriti zinazofanya kazi vizuri kwa mapambano ya NMC na LFP. Tabia hiyo hiyo ambayo inaboresha maisha ya mzunguko inatatiza ukadiriaji wa hali.
Jaribio la kukubalika kwa tovuti hupata chini ya inavyopaswa
Jaribio la kukubalika kwa kiwanda huthibitisha kuwa kifaa hufanya kazi chini ya hali zilizodhibitiwa kabla ya kusafirishwa. Upimaji wa kukubalika kwa tovuti unathibitisha kwamba vifaa hufanya kazi baada ya ufungaji chini ya hali halisi ya uendeshaji. Zote mbili ni muhimu. Wala haitoshi.
Pengo kati ya kukamilika kwa FAT na SAT ndipo matatizo yanapoishi. Vifaa vilivyopitisha majaribio ya kiwanda vinaweza kushindwa majaribio ya tovuti kwa sababu usafiri uliharibu vipengee nyeti. Hitilafu za usakinishaji zinaweza kuathiri mifumo ambayo ilikuwa inafanya kazi kikamilifu ilipoondoka kiwandani. Matatizo ya muingiliano kati ya-mifumo midogo iliyojaribiwa tofauti huonekana tu kila kitu kinapounganishwa pamoja kwa mara ya kwanza.
Hata mipango kamili ya SAT ina mipaka ya chanjo. Huwezi kujaribu kutegemewa kwa-kwa miaka ishirini katika-dirisha la uagizaji la wiki mbili. Huwezi kuiga kila hali ya gridi ambayo mfumo utakumbana nayo katika muda wake wa uendeshaji. Unaweza kuthibitisha kuwa mambo hufanya kazi jinsi ilivyoundwa chini ya hali za majaribio. Huwezi kuthibitisha kuwa muundo huo ni wa kutosha kwa hali zote zinazowezekana.
{{0}uagizaji kulingana na uchanganuzi unaimarika haswa kwa sababu majaribio ya kitamaduni hukosa mambo. Uchanganuzi wa takwimu katika idadi ya seli unaweza kutambua wauzaji ambao hufaulu majaribio ya umeme lakini kuonyesha mifumo ya tabia inayohusishwa na kushindwa mapema. Upigaji picha wa hali ya joto wakati wa kuendesha baiskeli unaweza kufichua upungufu wa kupoeza kabla ya kusababisha uharibifu. Kanuni za utabiri zilizofunzwa kwenye data ya meli zinaweza kuripoti hitilafu ambazo wahandisi wa tovuti hawatatambua kuwa muhimu.
Sekta hii inajifunza. 37% ya miradi ya UK BESS hukosa rekodi ya maeneo uliyotembelea - baadhi kwa karibu mwaka mmoja. Miradi ya ERCOT ina wastani wa miezi sita hadi tisa ya kuchelewa. Kila mwezi unaoteleza huwakilisha mapato yaliyopotea na hatari iliyokusanywa.
Ni nini hasa meli dhidi ya kile ambacho vyombo vya habari vinatangaza
Mawasilisho ya mkutano yanaonyesha mifumo ya terawati 1.6-ya saa 1.6 yenye kemia ya kigeni ya seli na vidhibiti vilivyoboreshwa vya AI. Usambazaji halisi unatawaliwa na vitengo vya lithiamu-iliyowekwa kwenye kontena kwa kutumia misururu ya usambazaji iliyothibitishwa na mifumo iliyothibitishwa ya ujumuishaji.
Pengo hilo linachukua takriban miaka mitano. Teknolojia zilizoonyeshwa katika maabara na miradi ya majaribio leo zinaweza kufikia kiwango cha kibiashara karibu 2030, ikizingatiwa mizani ya utengenezaji, kushuka kwa gharama, na data ya kutegemewa hukusanywa. Ratiba hiyo ya matukio haichukulii vikwazo vikubwa kutokana na matukio ya moto, kukatizwa kwa ugavi, au kushindwa kwa utendaji kazi ambayo huweka upya imani ya sekta hiyo.
Moduli za macho za 800G zilichukua muongo mmoja kutoka kwa maonyesho ya kwanza hadi kiasi cha uzalishaji cha maana. Mfano huo unashikilia kwa mifumo mingi ya vifaa vya ngumu. Utafiti wa kuvutia-unakuwa uhandisi wa uzalishaji unaochosha unakuwa teknolojia ya kuaminika ya bidhaa. Kila mpito inahitaji kutatua matatizo tofauti.
Mifumo ya Kuhifadhi Nishati ya Betri utakayotumia robo ijayo huenda iliundwa miaka minne iliyopita, kwa kutumia teknolojia ya seli iliyohitimu miaka miwili kabla ya hapo, iliyotengenezwa kwenye njia za uzalishaji iliyoidhinishwa hata mapema. Mfumo utakaotumiwa na watoto wako mwaka wa 2035 unaundwa sasa, kwa kutumia utafiti uliochapishwa katika miaka michache iliyopita.
Hiyo si tamaa. Huo ndio ukweli wa utengenezaji. Kuielewa husaidia kusawazisha matarajio kuhusu kile kinachopatikana dhidi ya kile kinachowezekana kinadharia.
Sekta inakua. Usakinishaji wa mizani-unaongezeka. Curve za kujifunzia zinapunguza gharama kwenda chini. Lakini fizikia haijabadilika. Changamoto za uhandisi hazijatoweka. Maelewano kati ya utendaji, gharama, usalama na maisha marefu yanasalia kuwa ya kweli.
Kila mradi wa Mifumo ya Kuhifadhi Nishati ya Betri unaofanya kazi kwa mafanikio huchangia katika kujifunza kwa pamoja. Kila kushindwa hutoa data ambayo huboresha miundo ya siku zijazo. Teknolojia inafanya kazi. Kuifanya ifanye kazi kwa uhakika, mwaka baada ya mwaka, katika maelfu ya usakinishaji, chini ya hali tofauti, huku ikisalia kuwa na faida kiuchumi - hiyo ndiyo changamoto inayoendelea ya uhandisi ambayo haiendani vyema na taarifa ya vyombo vya habari.