Какви са общите проблеми на домашните системи за съхранение на енергия?

Като техник за първично поддръжка, аз съм добре запознат с дефектите на домашните системи за съхранение на енергия. Тези системи много зависят от батерии, чиито дефекти директно влияят върху производителността и безопасността.

1. Дефекти на батериите

Стареенето на батериите е честа проблем, който се проявява като намалена капацитет, по-висок вътрешен съпротивление и по-ниска ефективност при зареждане-разряждане. Идеално, литий-ионните батерии за домакинство трябва да циклират 3000–5000 пъти. Но реалната употреба (поради околната среда и навици) намалява жизнения им срок с 30%–50%. Причините включват дългосрочно прекомерно зареждане/разряждане, работа при висока температура, чести цикли с висок ток и естествено химическо разсейване. Например, разряждане над 80% на дълбочина или работа над 40°C годишно намалява капацитета с 5%–10%.

Прекомерното зареждане/разряждане също се случва често. Прекомерното зареждане рискува възникването на вътрешно налягане, разпадане на електролита и термично избягване (дори взривове). Прекомерното разряждане понижава напрежението под безопасни нива, причинявайки необратими повреди. Обикновено BMS на марката задава SOC 20%–80%; 15%–20% от дефектите произтичат от грешки на потребителите или недостатъци на BMS.

Късото свързване (вътрешно/външно) е изключително опасно. Вътрешните късо-свързания (поради производствени дефекти, повреди или прекомерна топлина) освобождават огромна енергия, причинявайки пожари/взривове. Външните късо-свързания (поради грешки в проводниците, лоши контакти) увеличават тока, повреждайки компонентите. 7%–12% от аварии при съхранение са свързани с късо-свързания, обикновено в рамките на 30 минути.

2. Дефекти на електрическата система

Аномалиите на напрежението (35%–40% от електрическите дефекти) се делят на входни/изходни проблеми. Входните проблеми (колебания в мрежата, мощни устройства, дефекти на инверторите) нарушават зареждането на батерията. Изходните проблеми (статус на батерията, грешки на BMS, дефекти на преобразувачите) причиняват нестабилно разряждане. Например, едновременното използване на мощни устройства може да понижи напрежението в мрежата под 190V, активирайки защитата и спирайки зареждането.

Предпазните пръстени и автоматични предпазители също се повреждат. Предпазните пръстени (например, тип gBat, класирани от 2 до 5000A) защитават срещу прекомерен ток, но нуждаят регулярна замяна. Автоматичните предпазители (например, ABB BLK222) предлагат защита на системния ниво чрез механично съхранение на енергия. Те работят заедно: предпазните пръстени обработват малки прекомерни натоварвания; предпазителите се справят с големи късо-свързания.

Дефектите на комутационната апаратура включват закъсняване, лоши контакти или проблеми с контрола. Проблемите с контакти (25% от комутационните дефекти) произтичат от оксидация, натрупване на въглерод или износ – по-лоши във влажност, причинявайки прекомерно затопляне. Механичните повреди (например, измор на пружини в система на определена марка) попречават на правилното комутиране, рискът от прекъсване на енергията.

3. Дефекти на термалното управление

Термалните проблеми (прекомерно затопляне, охлаждане, несъответствие) заплашват безопасността. Литий-ионните батерии функционират най-добре при 15–25°C; над 35°C, жизненият срок намалява и риска от термично избягване се увеличава. Повышение на температурата с 10°C удвоява разпадането на капацитета. Лятната горещина може да повиши температурата на батериите над 45°C, принуждавайки BMS да ограничи мощността – въпреки това, продължителната висока температура все още старее батериите.

Ниските температури намаляват ефективността: вътрешната съпротивление на литий-ионните батерии се увеличава, намалявайки техния разряден капацитет (например, литий-железо-фосфатните батерии губят 20%–30% от капацитета си при 0°C). Отоплителните системи (резистивни/теплови насоси) облекчават този проблем, но повреди или неправилно управление могат да наруши регулацията на температурата.

Температурното несъответствие (с температурна разлика ΔT > 5°C между батерийните клетки) води до неравномерно стареене. Недостатъчната вентилация (например, в система на определена марка) може да създаде температурни различия от 8–10°C, причинявайки някои клетки да изневерят преждевременно.

4. Дефекти на комуникацията

Интелигентните системи срещат проблеми с комуникацията: грешки на модули, интерференция, несъответствие на протоколите. Повреди на кабели (45%–50% от случаите) (повреди, люспести/оксидирани конектори) прекъсват комуникацията между BMS и батерията (например, аларма 3013 на Huawei от проблеми с проводниците на DCDC-модула). Електромагнитната интерференция (от Wi-Fi/Bluetooth 2.4GHz сигнали) увеличава ставката на битови грешки 5–10 пъти в плътни среди. Преместването на системите или използването на екранирани кабели решава този проблем.Несъответствия на протоколите (например, различни скорости на передаване като 9600bps vs. 19200bps) причиняват откази (например, аларми 2068-1/3012 на Huawei от проблеми с версия/скорост на передаване), спирайки операциите.

Кратко казано, тези дефекти – от стареене на батерии до грешки в комуникацията – изискват внимание. Разбирането на основните причини (околна среда, използване, дизайн) е ключово за откриване на грешки, гарантиращо, че системите работят безопасно и ефективно.