چه نوع خرابی‌های معمولی در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خانگی وجود دارد

به عنوان یک تکنسین تعمیر و نگهداری خط مقدم، من به خوبی با خطاهای سیستم ذخیره‌سازی انرژی خانگی آشنا هستم. این سیستم‌ها به شدت به باتری‌ها متکی هستند که خرابی آن‌ها مستقیماً بر عملکرد و ایمنی تأثیر می‌گذارد.

۱. خطاهای باتری

پیری باتری یک مشکل معمول است که به صورت کاهش ظرفیت، افزایش مقاومت داخلی و کاهش کارایی شارژ-ریز شارژ نشان می‌دهد. در شرایط ایده‌آل، باتری‌های لیتیوم-یون خانگی باید ۳۰۰۰ تا ۵۰۰۰ دوره چرخه‌ای داشته باشند. اما استفاده عملی (به دلیل محیط و عادات) طول عمر را ۳۰٪ تا ۵۰٪ کاهش می‌دهد. علل شامل شارژ-ریز شارژ بلندمدت، عملکرد در دمای بالا، چرخه‌های جریان بالا مکرر و تجزیه شیمیایی طبیعی هستند. به عنوان مثال، ریز شارژ فراتر از ۸۰٪ عمق یا عملکرد بالای ۴۰ درجه سانتیگراد سالانه ظرفیت را ۵٪ تا ۱۰٪ کاهش می‌دهد.

شارژ-ریز شارژ بیش از حد نیز معمولاً رخ می‌دهد. شارژ بیش از حد خطر افزایش فشار داخلی، تجزیه الکترولیت و گریز حرارتی (حتی انفجار) را به همراه دارد. ریز شارژ بیش از حد ولتاژ را زیر سطح ایمن کاهش می‌دهد و آسیب غیرقابل برگشتی ایجاد می‌کند. سیستم مدیریت باتری (BMS) یک برند معمولاً SOC را ۲۰٪ تا ۸۰٪ تنظیم می‌کند؛ ۱۵٪ تا ۲۰٪ از خطاهای ناشی از اشتباهات کاربر یا نقص BMS هستند.

شورت‌سرکوت (داخلی/خارجی) بسیار خطرناک است. شورت‌سرکوت‌های داخلی (نتیجه نقص تولید، آسیب یا گرم شدن) انرژی زیادی را آزاد می‌کنند و آتش‌سوزی/انفجار ایجاد می‌کنند. شورت‌سرکوت‌های خارجی (نتیجه خطاهای پیچشی یا تماس ضعیف) جریان را افزایش می‌دهند و قطعات را آسیب می‌بینند. ۷٪ تا ۱۲٪ از حوادث ذخیره‌سازی به دلیل شورت‌سرکوت رخ می‌دهند، غالباً در ۳۰ دقیقه اول.

۲. خطاهای سیستم الکتریکی

خطاهای ولتاژ (۳۵٪ تا ۴۰٪ از خطاهای الکتریکی) به مسائل ورودی/خروجی تقسیم می‌شوند. مشکلات ورودی (نوسان شبکه، دستگاه‌های قدرت بالا، خطاهای مبدل) شارژ باتری را اختلال می‌دهند. مشکلات خروجی (وضعیت باتری، خطاهای BMS، خطاهای مبدل) باعث ریز شارژ ناپایدار می‌شوند. به عنوان مثال، استفاده همزمان از دستگاه‌های قدرت بالا می‌تواند ولتاژ شبکه را زیر ۱۹۰V کاهش دهد، حفاظت را فعال کند و شارژ را متوقف کند.

فیوز‌ها و دستگاه‌های قطع کننده نیز خراب می‌شوند. فیوز‌ها (مانند نوع gBat با ظرفیت ۲ تا ۵۰۰۰A) از جریان بیش از حد محافظت می‌کنند اما نیاز به تعویض منظم دارند. دستگاه‌های قطع کننده (مانند ABB BLK222) از طریق ذخیره‌سازی انرژی مکانیکی محافظت سیستمی ارائه می‌دهند. آن‌ها با هم همکاری می‌کنند: فیوز‌ها از بارهای کوچک محافظت می‌کنند؛ قطع کننده‌ها با شورت‌سرکوت‌های بزرگ مقابله می‌کنند.

خطاهای تجهیزات کلیدی شامل گیر کردن، تماس ضعیف یا مشکلات کنترلی هستند. مشکلات تماس (۲۵٪ از خطاهای کلیدی) از اکسیداسیون، تجمع کربن یا افتادگی ناشی می‌شوند—که در رطوبت بدتر است و باعث گرم شدن می‌شود. خرابی‌های مکانیکی (مانند خستگی فنرهای سیستم یک برند) از تغییر صحیح کلید کناره‌گیری می‌کنند و خطر قطع برق را افزایش می‌دهند.

۳. خطاهای مدیریت حرارتی

مشکلات حرارتی (گرم شدن بیش از حد، سرد شدن بیش از حد، عدم تعادل) ایمنی را تهدید می‌کنند. باتری‌های لیتیوم-یون در دمای ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتیگراد به خوبی کار می‌کنند؛ بالاتر از ۳۵ درجه سانتیگراد، طول عمر کاهش می‌یابد و خطر گریز حرارتی افزایش می‌یابد. افزایش ۱۰ درجه سانتیگراد ظرفیت را دو برابر کاهش می‌دهد. گرما در تابستان می‌تواند دمای باتری را بالاتر از ۴۵ درجه سانتیگراد ببرد و BMS را مجبور به محدود کردن قدرت کند—هرچند دمای بلندمدت بالا همچنان باتری را پیر می‌کند.

دمای پایین کارایی را کاهش می‌دهد: مقاومت داخلی باتری‌های لیتیوم-یون افزایش می‌یابد و ظرفیت ریز شارژ آن‌ها کاهش می‌یابد (مانند باتری‌های فسفر آهن لیتیوم که ۲۰٪ تا ۳۰٪ از ظرفیت خود را در دمای ۰ درجه سانتیگراد از دست می‌دهند). سیستم‌های گرمایش (مقاومتی/پمپ‌های گرما) این مشکل را کاهش می‌دهند، اما خرابی یا کنترل ناصحیح می‌تواند تنظیم دما را اختلال دهد.

عدم تعادل دما (با تفاوت دما ΔT > ۵ درجه سانتیگراد بین سلول‌های باتری) باعث پیری نامتعادل می‌شود. تهویه ناکافی (مانند در سیستم یک برند) می‌تواند تفاوت دمایی ۸ تا ۱۰ درجه سانتیگراد ایجاد کند و برخی سلول‌ها را موجب خرابی زودرس کند.

۴. خطاهای ارتباطی

سیستم‌های هوشمند با خطاهای ارتباطی مواجه می‌شوند: خطاهای ماژول، تداخل، عدم تطابق پروتکل. خطاهای کابل (۴۵٪ تا ۵۰٪ موارد) (آسیب، کنکتورهای آزاد یا اکسید شده) ارتباط BMS-باتری را قطع می‌کنند (مانند هشدار ۳۰۱۳ Huawei از مشکلات پیچشی ماژول DCDC).تداخل الکترومغناطیسی (از سیگنال‌های Wi-Fi/Bluetooth ۲.۴GHz) نرخ خطای بیت را در محیط‌های متراکم ۵ تا ۱۰ برابر افزایش می‌دهد. جابجایی سیستم‌ها یا استفاده از کابل‌های محافظ این مشکل را حل می‌کند.

عدم تطابق پروتکل (مانند نرخ‌های مختلف بود مثل ۹۶۰۰bps در مقابل ۱۹۲۰۰bps) باعث خرابی می‌شود (مانند هشدارهای ۲۰۶۸-۱/۳۰۱۲ Huawei از مشکلات نسخه/نرخ بود) و عملیات را متوقف می‌کند.

در نتیجه، این خطاهای از پیری باتری تا خطاهای ارتباطی نیاز به توجه دارند. درک علل اساسی (محیط، استفاده، طراحی) کلیدی برای رفع اشکال است تا سیستم‌ها به صورت ایمن و کارآمد عمل کنند.