Які типові вади домашніх систем зберігання енергії

Як лінійний технік з ремонту, я добре розуміюся на вадах систем домашнього зберігання енергії. Ці системи сильно залежать від акумуляторів, чиї відмови безпосередньо впливають на продуктивність та безпеку.

1. Вади акумуляторів

Пошкодження акумуляторів через старіння — поширена проблема, яка проявляється у зниженні ємності, збільшенні внутрішнього опору та зменшенні ефективності заряджання-розряджання. Ідеально, домашні літіє-іонні акумулятори можуть пройти 3000–5000 циклів. Але реальне використання (через умови навколишнього середовища та звички) зменшує тривалість служби на 30%–50%. Причини включають довготривале перевантаження/перерозрядження, роботу при високих температурах, часті цикли з великим струмом та природне хімічне знищення. Наприклад, розрядження більше 80% глибини або робота при температурі вище 40°C щорічно зменшує ємність на 5%–10%.

Перевантаження/перерозрядження також часто відбуваються. Перевантаження несе ризик збільшення внутрішнього тиску, розпаду електроліту та термічного розходу (навіть вибухів). Перерозрядження знижує напругу нижче безпечних рівнів, спричинючи непоправні пошкодження. Система BMS типово встановлює SOC 20%–80%; 15%–20% відмов пов'язані з помилками користувачів або недоліками BMS.

Короткі замикання (внутрішні/зовнішні) надзвичайно небезпечні. Внутрішні короткі замикання (через дефекти виробництва, пошкодження або перегрівання) випускають велику кількість енергії, спричинючи пожежі/вибухи. Зовнішні короткі замикання (через помилки проводки, погані контакти) призводять до стрибка струму, шкодя компонентам. 7%–12% аварій зберігання пов'язані з короткими замиканнями, часто відбуваються протягом 30 хвилин.

2. Вади електричних систем

Аномалії напруги (35%–40% електричних вад) поділяються на проблеми входу/виходу. Проблеми входу (флуктуації мережі, потужні пристрої, вади інвертора) завдають шкоди зарядженню акумуляторів. Проблеми виходу (стан акумулятора, помилки BMS, вади конвертера) призводять до нестабільного розрядження. Наприклад, одночасне використання потужних пристроїв може знизити напругу мережі нижче 190V, запускаючи захист і зупиняючи заряджання.

Фюзи та автоматичні вимикачі також відмовляють. Фюзи (наприклад, тип gBat, номінальні 2–5000A) захищають від перевищень струму, але потребують регулярної заміни. Автоматичні вимикачі (наприклад, ABB BLK222) забезпечують захист на рівні системи за допомогою механічного зберігання енергії. Вони працюють разом: фюзи обробляють невеликі перевантаження; вимикачі обробляють великі короткі замикання.

Вади комутаційного обладнання включають закликання, погані контакти або проблеми управління. Проблеми контактів (25% вад комутаційного обладнання) виникають через окислення, накопичення вуглецю або зношення — гірше в вологі, що призводить до перегріву. Механічні відмови (наприклад, втома пружини в системі певного бренду) заважають правильному комутуванню, ризикуючи відключеннями.

3. Вади теплового управління

Теплові проблеми (перегрів, недоогрів, дисбаланс) загрожують безпеці. Літіє-іонні акумулятори найкраще працюють при 15–25°C; вище 35°C тривалість служби суттєво знижується, а ризик термічного розходу зростає. Підвищення температури на 10°C подвоює швидкість зниження ємності. Літній жар може підняти температуру акумуляторів понад 45°C, змушуючи BMS обмежити потужність — хоча довготривалий високий нагрів все ще старіє акумулятори.

Низькі температури погіршують ефективність: внутрішній опір літіє-іонних акумуляторів збільшується, що зменшує їхню ємність розряду (наприклад, акумулятори з літіє-железофосфатним катодом втрачають 20%–30% їхньої ємності при 0°C). Системи нагріву (резистивні/теплові насоси) полегшують цю проблему, але відмови або неправильне управління можуть порушити регулювання температури.

Температурний дисбаланс (з різницею температур ΔT > 5°C між елементами акумулятора) призводить до нерівномірного старіння. Недостатня вентиляція (наприклад, в системі певного бренду) може створити різницю температур 8–10°C, що призводить до ранньої відмови деяких елементів.

4. Вади зв'язку

Інтелектуальні системи стикаються з проблемами зв'язку: помилки модулів, інтерференція, невідповідність протоколів. Вади кабелів (45%–50% випадків) (пошкодження, слабкі/окислені з'єднання) переривають зв'язок BMS-акумулятор (наприклад, сигнал тривоги 3013 від Huawei через проблеми з проводкою DCDC-модуля). Електромагнітна інтерференція (від сигналів Wi-Fi/Bluetooth 2.4GHz) збільшує кількість помилок бітів у 5–10 разів у щільних середовищах. Переміщення систем або використання екранированих кабелів вирішує цю проблему.Невідповідність протоколів (наприклад, різні швидкості передачі даних, 9600bps проти 19200bps) призводить до відмов (наприклад, сигнали тривоги 2068-1/3012 від Huawei через проблеми з версіями/швидкостями), що зупиняють роботу.

У кінцевому підсумку, ці вади — від старіння акумуляторів до помилок зв'язку — вимагають бдительності. Розуміння первинних причин (середовища, використання, проектування) є ключовим для усунення несправностей, забезпечуючи безпечну та ефективну роботу систем.