چه نوع خرابی‌های رایج در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی خانگی وجود دارد
به عنوان یک تکنسین تعمیر و نگهداری خط مقدم، من به خوبی با مشکلات سیستم ذخیره‌سازی انرژی خانگی آشنا هستم. این سیستم‌ها به شدت به باتری‌ها متکی هستند که شکست آنها مستقیماً بر عملکرد و ایمنی تأثیر می‌گذارد.
۱. مشکلات باتری
پیری باتری یک مشکل معمول است که به صورت کاهش ظرفیت، افزایش مقاومت داخلی و کاهش کارایی شارژ-فشار دیده می‌شود. در شرایط ایده‌آل، باتری‌های لیتیوم-یون خانگی ۳۰۰۰ تا ۵۰۰۰ دوره چرخه‌ای دارند. اما استفاده واقعی (به دلیل محیط و عادات) طول عمر را ۳۰٪ تا ۵۰٪ کاهش می‌دهد. علل شامل شارژ-فشار طولانی مدت، عملکرد در دمای بالا، چرخه‌های جریان بالا مکرر و تجزیه شیمیایی طبیعی هستند. به عنوان مثال، فشار بیش از ۸۰٪ یا عملکرد بالای ۴۰ درجه سانتیگراد سالانه ظرفیت را ۵٪ تا ۱۰٪ کاهش می‌دهد.
همچنین شارژ-فشار بیش از حد نیز معمولاً رخ می‌دهد. شارژ بیش از حد خطر افزایش فشار داخلی، تجزیه الکترولیت و خروج حرارتی (حتی انفجار) را می‌برد. فشار بیش از حد ولتاژ را زیر سطح ایمن کاهش می‌دهد و آسیب غیرقابل برگشتی ایجاد می‌کند. سیستم مدیریت وضعیت باتری (BMS) یک برند معمولاً SOC را ۲۰٪ تا ۸۰٪ تنظیم می‌کند؛ ۱۵٪ تا ۲۰٪ از مشکلات ناشی از خطاهای کاربر یا نقص BMS هستند.
شورت‌سرکوت (داخلی/خارجی) بسیار خطرناک است. شورت‌سرکوت‌های داخلی (به دلیل نقص تولید، آسیب یا گرم شدن) انرژی زیادی را آزاد می‌کنند و آتش‌سوزی یا انفجار ایجاد می‌کنند. شورت‌سرکوت‌های خارجی (به دلیل خطاهای سیم‌کشی یا تماس ضعیف) جریان را افزایش می‌دهند و قطعات را آسیب می‌دهند. ۷٪ تا ۱۲٪ از حوادث ذخیره‌سازی مربوط به شورت‌سرکوت هستند که معمولاً در ۳۰ دقیقه اتفاق می‌افتد.
۲. مشکلات سیستم الکتریکی
انحرافات ولتاژ (۳۵٪ تا ۴۰٪ از مشکلات الکتریکی) به مسائل ورودی/خروجی تقسیم می‌شوند. مشکلات ورودی (نوسان شبکه، دستگاه‌های با توان بالا، مشکلات انویرتر) شارژ باتری را مختل می‌کنند. مشکلات خروجی (وضعیت باتری، خطاهای BMS، مشکلات تبدیل‌کننده) باعث عدم پایداری فشار می‌شوند. به عنوان مثال، استفاده همزمان از توان بالا می‌تواند ولتاژ شبکه را زیر ۱۹۰V کاهش دهد و حفاظت را فعال کند و شارژ را متوقف کند.
فیوزها و قطع‌کننده‌های مدار نیز شکست می‌خورند. فیوزها (مثل نوع gBat با ظرفیت ۲ تا ۵۰۰۰A) در برابر جریان بیش از حد محافظت می‌کنند اما نیاز به تعویض منظم دارند. قطع‌کننده‌ها (مثل ABB BLK222) از طریق ذخیره‌سازی انرژی مکانیکی محافظت سطح سیستم را ارائه می‌دهند. آنها با هم کار می‌کنند: فیوزها با بارهای کوچک مواجه می‌شوند؛ قطع‌کننده‌ها با شورت‌سرکوت‌های بزرگ مواجه می‌شوند.
مشکلات دستگاه‌های کلیدی شامل گیر کردن، تماس ضعیف یا مشکلات کنترلی هستند. مشکلات تماس (۲۵٪ از مشکلات کلیدی) به دلیل اکسیداسیون، تجمع کربن یا سایش ایجاد می‌شوند - که در رطوبت بدتر است و باعث گرم شدن می‌شود. شکست‌های مکانیکی (مانند خستگی فنرهای سیستم یک برند) مانع تغییر صحیح می‌شوند و خطر قطع برق را افزایش می‌دهند.
۳. مشکلات مدیریت حرارتی
مشکلات حرارتی (گرم شدن بیش از حد، سرد شدن بیش از حد، نامتعادل بودن) ایمنی را تهدید می‌کنند. باتری‌های لیتیوم-یون در دمای ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتیگراد بهترین عملکرد را دارند؛ بالای ۳۵ درجه سانتیگراد، طول عمر کاهش می‌یابد و خطر خروج حرارتی افزایش می‌یابد. افزایش ۱۰ درجه سانتیگراد ظرفیت را دوبرابر کاهش می‌دهد. گرما در تابستان می‌تواند باتری‌ها را بالای ۴۵ درجه سانتیگراد ببرد و BMS را مجبور به محدود کردن توان می‌کند - اگرچه دمای بلندمدت بالا همچنان باتری‌ها را پیر می‌کند.
دمای پایین کارایی را کاهش می‌دهد: مقاومت داخلی باتری‌های لیتیوم-یون افزایش می‌یابد و ظرفیت فشار آنها کاهش می‌یابد (به عنوان مثال، باتری‌های فسفر آهن لیتیوم ۲۰٪ تا ۳۰٪ از ظرفیت خود را در ۰ درجه سانتیگراد از دست می‌دهند). سیستم‌های گرمایش (مقاومتی/پمپ‌های گرمایی) این مشکل را کاهش می‌دهند، اما خرابی یا کنترل ناصحیح می‌تواند تنظیم دما را مختل کند.
نامتعادل بودن دما (با تفاوت دما ΔT > ۵ درجه سانتیگراد بین سلول‌های باتری) باعث پیری نامتعادل می‌شود. تهویه ناکافی (مانند در سیستم یک برند) می‌تواند تفاوت دما ۸ تا ۱۰ درجه سانتیگراد ایجاد کند و بعضی سلول‌ها را زودتر از دیگران پیر کند.
۴. مشکلات ارتباطی
سیستم‌های هوشمند با مشکلات ارتباطی مواجه هستند: خطاهای ماژول، تداخل، ناهماهنگی پروتکل. خرابی‌های کابل (۴۵٪ تا ۵۰٪ از موارد) (آسیب، تماس‌های سست/اکسید شده) ارتباط BMS-باتری را قطع می‌کنند (به عنوان مثال، هشدار ۳۰۱۳ Huawei از مشکلات سیم‌کشی 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.
ناهماهنگی پروتکل (مانند نرخ‌های مختلف بود بیتی مانند ۹۶۰۰bps در مقابل ۱۹۲۰۰bps) باعث شکست می‌شود (مانند هشدارهای ۲۰۶۸-۱/۳۰۱۲ Huawei از مشکلات نسخه/نرخ بود) و عملیات را متوقف می‌کند.
در مجموع، این مشکلات - از پیری باتری تا خطاهای ارتباطی - نیاز به توجه دارند. درک علل اصلی (محیط، استفاده، طراحی) کلیدی برای رفع اشکال است تا سیستم‌ها به صورت ایمن و کارآمد عمل کنند.
