Τι είναι τα κοινά προβλήματα που εμφανίζονται κατά τη λειτουργία εξοπλισμού σχετικά με την αποθήκευση ενέργειας στον βιομηχανικό και εμπορικό τομέα;

Ως σημαντικό μέρος του νέου συστήματος ενέργειας, η σταθερή λειτουργία των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανίες συνδέεται άμεσα με την αποδοτικότητα χρήσης ενέργειας και τα οικονομικά οφέλη των επιχειρήσεων. Με την ταχεία αύξηση της εγκατεστημένης δυναμικότητας των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανίες, ο ποσοστό πτώχευσης των εξοπλισμών έχει γίνει ένας κρίσιμος παράγοντας που επηρεάζει την επιστροφή επενδύσεων. Σύμφωνα με δεδομένα του Κινέζικου Συμβουλίου Ηλεκτρισμού, το 2023, το ποσοστό μη προγραμματισμένων αποκλεισμών στα σταθμά αποθήκευσης ενέργειας έφτασε πάνω από το 57%, και πάνω από το 80% τους προκλήθηκαν από προβλήματα όπως ελλείψεις στον εξοπλισμό, συστημικές ανωμαλίες και εκτεταμένη ολοκλήρωση. Στα χρόνια μου εμπειρίας στην πρώτη γραμμή των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανίες, έχω αντιμετωπίσει διάφορες συστημικές πτώχευσεις. Τώρα, θα αναλύσω συστηματικά τους κοινούς τύπους πτώχευσης, τις αιτίες και τις λύσεις για κάθε υποσύστημα των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανίες, παρέχοντας πρακτική καθοδήγηση για τη λειτουργία και την τεχνική υποστήριξη του συστήματος.

1. Κοινές Πτώχευσεις και Ανάλυση Αιτιών των Συστημάτων Μπαταριών

Το σύστημα μπαταριών, ως το κύριο μονάδα αποθήκευσης ενέργειας του συστήματος αποθήκευσης, οι πτώχευσεις του επηρεάζουν άμεσα την συνολική απόδοση του συστήματος.

1.1 Γήρανση Μπαταριών

Η γήρανση των μπαταριών είναι ένας από τους πιο κοινούς τύπους πτώχευσης στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανίες, με κύρια εμφάνιση την μείωση της διαρκείας κύκλου, την αύξηση της εσωτερικής αντίστασης και την μείωση της ενεργειακής πυκνότητας. Στις επιτόπιες έρευνές μου, σύμφωνα με δεδομένα του 2023, μετά από έναν χρονικό διάστημα υπηρεσίας 2,5 χρόνων, η μείωση της δυναμικότητας των μπαταριών φερρικάλιο φθάνει στο 28%, ενώ των τριτικών μπαταριών φθάνει στο 41%, πολύ πέρα από τις προσδοκίες της βιομηχανίας. Αυτή η μείωση προκαλείται κυρίως από παράγοντες όπως την γήρανση των υλικών των μπαταριών, την αλλαγή της δομής των ηλεκτρόδων και την ανάλυση του ηλεκτρολύτη, που οδηγούν σε μείωση της δυνατότητας αποθήκευσης ενέργειας των μπαταριών και σε μείωση της συνολικής απόδοσης του συστήματος.

1.2 Θερμική Έκτροπη

Η θερμική έκτροπη είναι ο πιο επικίνδυνος τύπος πτώχευσης στο σύστημα μπαταριών. Όταν συμβαίνει, μπορεί να οδηγήσει σε πυρκαγιά ή ακόμη και σε έκρηξη. Στην εμπειρία μου στην αντιμετώπιση επικίνδυνων περιστατικών, η θερμική έκτροπη συνήθως προκαλείται από ανωμαλίες στο θερμοκρασιακό κλίμακα. Όταν η εσωτερική θερμοκρασία της μπαταρίας υπερβαίνει τους 120°C, μπορεί να εκτελεστεί μια αλυσιδωτή αντίδραση. Για παράδειγμα, σε ένα έργο αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανίες που συμμετείχα, η διαφορά θερμοκρασίας του μοντούλου μπαταρίας υπερέβη τους 15°C, ενεργοποιώντας το μηχανισμό προστασίας BMS και προκαλώντας την απενεργοποίηση του συστήματος. Οι προκλήτες της θερμικής έκτροπης περιλαμβάνουν υπερφόρτιση, υποφόρτιση, εξωτερική μικροσύνδεση, εσωτερική μικροσύνδεση και μηχανική βλάβη. Απ' αυτούς, η ασυμφωνία μέσα στη μπαταρία είναι ο κύριος παράγοντας κινδύνου.

1.3 Οξείδωση και Σταφυλία των Συνδέσεων Μπαταριών

Η οξείδωση και η σταφυλία των συνδέσεων μπαταριών είναι κοινές αλλά εύκολα παραβλεπόμενες πτώχευσεις στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανίες. Σε περιβάλλοντα με υψηλή υγρασία, όπως έχω αντιμετωπίσει πολλές φορές σε παράκτια έργα, τα σύνδεσης μπαταριών είναι ευάλωτα σε οξείδωση, που οδηγεί σε αύξηση της επαφής αντίστασης, που στη σειρά της προκαλεί τοπική υπερθέρμανση και θερμική έκτροπη. Για παράδειγμα, κατά την "επιστροφή της νότιας υγρασίας" στην Guangdong, εμφανίστηκε μεγάλο ποσό συσσωρευμένου νερού μέσα σε ορισμένα κάποια συρματοποιητικά κατασκευασματα, προκαλώντας οξείδωση συνδέσεων και συχνές αποκλεισμούς συστήματος. Επιπλέον, η διάρροια ηλεκτρολύτη και η ανάπτυξη αερίων μέσα στη μπαταρία είναι επίσης κοινές πτώχευσεις, που μπορεί να οδηγήσουν σε μείωση της απόδοσης της μπαταρίας και σε κίνδυνο ασφάλειας.

2. Κοινές Πτώχευσεις και Ανάλυση Αιτιών του Συστήματος Διαχείρισης Μπαταριών (BMS)

Το BMS είναι το "εγκέφαλο" του συστήματος αποθήκευσης, υπεύθυνο για την παρακολούθηση, την προστασία και τη διαχείριση της κατάστασης της μπαταρίας.

2.1 Πτώχευσεις Επικοινωνίας

Οι πτώχευσεις επικοινωνίας είναι το πιο κοινό πρόβλημα του BMS, αντιπροσωπεύοντας το 34% των πτώχευσεων σχετικών με το BMS. Στην καθημερινή εργασία μου, οι πτώχευσεις επικοινωνίας εμφανίζονται κυρίως ως η αδυναμία του BMS να επικοινωνεί φυσιολογικά με το επίπεδο συστήματος, διαστέλλοντας δεδομένα κατάστασης μπαταρίας ή λαμβάνοντας εντολές ελέγχου. Αυτό συνήθως προκαλείται από παράγοντες όπως η διαταραχή της CAN bus, η κακή επαφή των συνδέσεων και η ασυμβατότητα πρωτοκόλλων. Για παράδειγμα, σε ένα έργο αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανίες, το πρωτόκολλο επικοινωνίας μεταξύ BMS και PLC ήταν ασυμβατό, προκαλώντας αδυναμία σωστής εκτέλεσης εντολών φόρτισης και λειτουργίας, με αποτέλεσμα μείωση της απόδοσης του συστήματος κατά πάνω από το 20%.

2.2 Απόκλιση Εκτίμησης SOC/SOH

Η απόκλιση της εκτίμησης SOC/SOH είναι ένα άλλο κοινό πρόβλημα του BMS. Σε έργα στα οποία έχω συμμετάσχει, αν η απόκλιση της εκτίμησης SOC υπερβαίνει το 8%, θα προκαλέσει πρόωρη ή αργή τερματισμό φόρτισης, επηρεάζοντας τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και την απόδοση του συστήματος. Η απόκλιση της εκτίμησης SOC προκαλείται κυρίως από παράγοντες όπως η επιρροή της θερμοκρασίας, η ασυμφωνία των μπαταριών, η ανεπάρκεια ακρίβειας των αισθητήρων ρεύματος και τα ελαττώματα των αλγορίθμων. Για παράδειγμα, σε ένα έργο αποθήκευσης ενέργειας σε υψηλή θερμοκρασία, η απόκλιση της εκτίμησης SOC του BMS ήταν υψηλή 12%, προκαλώντας ανεπαρκή χρήση της μπαταρίας και σοβαρή μείωση των εσόδων.

2.3 Σύγκρουση Εκδόσεων Firmware και Λογισμικά Ελαττώματα

Η σύγκρουση εκδόσεων firmware και τα λογισμικά ελαττώματα είναι επίσης κοινά προβλήματα του BMS. Με την αύξηση του επιπέδου τεχνολογίας στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, η πολυπλοκότητα του λογισμικού αυξάνεται, και τα λογισμικά ελαττώματα και τα ζητήματα συμβατότητας γίνονται όλο και πιο εμφανή. Για παράδειγμα, η Tesla Model 3 αντιμετώπισε πρόβλημα με την εκδοση V12.7.1 του firmware του BMS, που ήταν ασυμβατό με το σύστημα ελέγχου, προκαλώντας ανωμαλίες φόρτισης στο 12% των ιδιοκτητών. Επιπλέον, η μείωση της ακρίβειας των αισθητήρων BMS και η ανώμαλη συλλογή δεδομένων είναι επίσης κοινές πτώχευσεις, που μπορεί να προκληθούν από παράγοντες όπως την παλαιωση των αισθητήρων, την ηλεκτρομαγνητική διαταραχή και τα προβλήματα μεταφοράς σήματος.

3. Κοινές Πτώχευσεις και Ανάλυση Αιτιών του Συστήματος Μετατροπής Ρεύματος (PCS)

Το PCS είναι το βασικό εξοπλισμό για τη μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας στο σύστημα αποθήκευσης, υπεύθυνο για τη μετατροπή του έντεκτου σε εναλλακτικό ρεύμα και αντίστροφα.

3.1 Μείωση Απόδοσης

Η μείωση απόδοσης είναι το πιο κοινό πρόβλημα του PCS, με κύρια εμφάνιση την μείωση της απόδοσης μετατροπής φόρτισης-λειτουργίας. Στην πρακτική μετρήση που έχω κάνει, σύμφωνα με τα δεδομένα δοκιμής, η μέση απόδοση μετατροπής φόρτισης των παραδοσιακών διπλών επιπέδων PCS είναι 95% (πάνω από 30% φόρτιο), και η απόδοση μετατροπής λειτουργίας είναι 96% (πάνω από 30% φόρτιο). Αντίθετα, το PCS που χρησιμοποιεί T-τύπου τρίτου επιπέδου αντιστροφείς έχει μέση απόδοση μετατροπής φόρτισης 95,5% (πάνω από 30% φόρτιο) και απόδοση μετατροπής λειτουργίας 96,5% (πάνω από 30% φόρτιο). Η μείωση της απόδοσης συνήθως προκαλείται από παράγοντες όπως την παλαιωση των IGBT/MOSFET μονάδων, την κακή θερμοκρασιακή διάχυση και τις ανόητες στρατηγικές ελέγχου. Για παράδειγμα, σε ένα έργο αποθήκευσης ενέργειας για επιχειρήσεις και βιομηχανίες, το PCS λειτουργούσε σε υψηλές θερμοκρασίες για μεγάλο χρονικό διάστημα, προκαλώντας παλαιωση των IGBT μονάδων, η απόδοση μειώθηκε κάτω από το 93%, και τα έσοδα του συστήματος μειώθηκαν κατά 15%.

3.2 Πτώχευση Προστασίας Υπερφόρτισης

Η πτώχευση προστασίας υπερφόρτισης είναι άλλο κοινό πρόβλημα του PCS, που μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη εξοπλισμού ή ακόμη και σε πυρκαγιά. Στα περιστατικά που έχω αντιμετωπίσει, η πτώχευση προστασίας υπερφόρτισης συνήθως προκαλείται από παράγοντες όπως η ασυμβατή σχεδίαση του προστατευτικού κυκλώματος, η μείωση της ακρίβειας των αισθητήρων και τα λάθη στην λογική ελέγχου. Για παράδειγμα, σε ένα έργο αποθήκευσης ενέργειας, το PCS δεν ενεργοποίησε εγκαίρως την προστασία υπερφόρτισης όταν ο φόρτος αυξήθηκε ξαφνικά, προκαλώντας καύση καπασίτη, το σύστημα παραμένει έξω από λειτουργία για 2 ημέρες, και οι απώλειες ξεπέρασαν 100.000 γιουάν. Επιπ