Sự phát triển của bất kỳ sản phẩm nào không thể đi chệch khỏi mục tiêu cuối cùng là đạt được hiệu suất chi phí cao hơn. Trong quá trình này, mặc dù có thể có xu hướng ngược lại là giá cao với kinh nghiệm cao do đột phá công nghệ mang lại, nhưng xu hướng cuối cùng vẫn là đạt được hiệu quả chi phí cao nhờ phổ biến công nghệ mới.
Vậy sự phát triển công nghệ của các sản phẩm lưu trữ năng lượng sẽ đi về đâu?
Hệ thống lưu trữ năng lượng chủ yếu bao gồm bốn thành phần chính: pin, hệ thống quản lý pin, hệ thống quản lý nhiệt và hệ thống an toàn. Tiếp theo, hãy thảo luận về bốn thành phần chính sau:
1. Pin
Điều đã được thảo luận trước đây trong "Sản phẩm lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo" và "Tranh chấp về năm lộ trình đặc điểm kỹ thuật của pin lưu trữ năng lượng" rằng công suất điện của cả sản phẩm pin lưu trữ năng lượng điện và sản phẩm hệ thống đang "càng lớn càng tốt" khi sự phát triển trong tương lai phương hướng. Tuy nhiên, kích thước của sản phẩm pin cuối cùng vẫn còn hạn chế. Sau khi dung lượng pin đạt đến một mức nhất định, vẫn cần phải nỗ lực để phát triển độ an toàn nội tại của pin và cải thiện việc sử dụng hiệu suất của pin.
Hơn nữa, cần phân biệt các sản phẩm pin theo các kịch bản ứng dụng trong các lĩnh vực được chia nhỏ và các khu vực cụ thể để đáp ứng đầy đủ hơn nhu cầu của các ứng dụng khác nhau.
2. Hệ thống quản lý pin
Hiện tại, hệ thống quản lý pin chủ yếu tham gia vào việc giám sát điện áp, nhiệt độ, dòng điện của pin, v.v. Nó chủ yếu giám sát dữ liệu đã xảy ra và tiến hành bảo vệ tắt nguồn cũng như các hoạt động khác khỏi những bất thường đã xảy ra.
Những gì chúng tôi mong đợi từ hệ thống quản lý pin là:
a. Nó có thể chủ động theo dõi trạng thái pin và dự đoán trạng thái pin trong tương lai thông qua dữ liệu đã được tạo trong quá khứ.
b. Hệ thống quản lý pin có thể được sử dụng để tận dụng tối đa hiệu suất của pin trong suốt vòng đời của nó và điều chỉnh độc lập các trạng thái hoạt động bất thường của pin.
3. Hệ thống quản lý nhiệt
Hệ thống quản lý nhiệt của pin đã phát triển từ làm mát tự nhiên ban đầu sang làm mát bằng không khí cưỡng bức và sang dạng tấm làm mát bằng chất lỏng phổ biến hiện nay. Tuy nhiên, người ta vẫn thấy rằng nó không thể cung cấp môi trường nhiệt độ làm việc thỏa đáng cho pin. Điều này chủ yếu được biểu hiện ở nhiệt độ pin cao (khoảng 37 độ ), chênh lệch nhiệt độ lớn giữa các pin (5 - 8 độ ) và trường nhiệt độ lớn bên trong tế bào pin (15 - 20 độ ).
Ngành công nghiệp này cũng đang tích cực khám phá các phương pháp quản lý nhiệt kiểu mới. Gần đây, phương pháp làm mát bằng chất lỏng ngâm hoàn toàn được quảng cáo rầm rộ, như trong hình, đặt các tế bào pin vào bể làm mát bằng chất lỏng, sau đó bơm chất lỏng làm mát vào bể để nhúng hoàn toàn pin, đạt được sự tiếp xúc đa hướng và đa góc cho nhiệt. sự tiêu tán.
Những ưu điểm chính như sau:
a. Chất lỏng làm mát tiếp xúc trực tiếp với các tế bào pin, có hiệu suất trao đổi nhiệt cao hơn so với các tấm làm mát bằng chất lỏng làm mát gián tiếp và có khả năng hạ nhiệt hoặc nóng lên nhanh chóng.
b. Các cell pin sẽ tản nhiệt theo mọi hướng khi được ngâm hoàn toàn và nhiệt độ tại mỗi điểm bên trong các cell pin sẽ đồng đều hơn (khoảng 3 độ) so với loại tấm làm mát bằng chất lỏng.
c. Sau khi các tế bào pin được ngâm hoàn toàn, có thể đạt được mức độ đồng đều nhiệt độ cao giữa các pin bằng cách kiểm soát chênh lệch nhiệt độ giữa đầu vào chất lỏng và đầu ra chất lỏng.
d. Khi các tế bào pin được ngâm hoàn toàn trong chất lỏng làm mát, các vùng trống giữa các tế bào pin sẽ được đổ đầy chất lỏng làm mát và ngăn cách nhau bằng các khoảng trống. Trong trường hợp một tế bào pin bị thoát nhiệt, nhiệt độ có thể bị chất lỏng làm mát nhanh chóng lấy đi, nhiệt độ khuếch tán sẽ bị chất lỏng làm mát cách ly và sẽ không hình thành sự khuếch tán nhiệt. Chất điện phân thoát ra do thoát nhiệt cũng sẽ được chất lỏng làm mát hấp thụ và thải ra, đồng thời khí nhiệt độ cao thoát ra từ pin sẽ được cô lập bởi chất lỏng làm mát, do đó cải thiện độ an toàn của pin.
Có rất nhiều lợi ích của việc làm mát bằng chất lỏng kiểu ngâm, nhưng sự phát triển của nó không hề suôn sẻ:
a. Chất lỏng làm mát cần ngâm hoàn toàn pin và có tính lưu động tốt, độ an toàn cao nên khó lựa chọn chất lỏng làm mát.
b. Có một số lượng lớn pin trong hệ thống và rất khó để thiết kế các kênh dòng chảy trong trường hợp ngâm hoàn toàn. Các góc thường dễ xuất hiện dẫn đến chênh lệch nhiệt độ lớn.
Gần đây, qua nghiên cứu dữ liệu và so sánh các phương pháp làm mát khác nhau, người ta nhận thấy các sản phẩm làm mát loại bán dẫn có thể được gắn trực tiếp lên bề mặt tế bào pin để sử dụng. Tuy nhiên, do công suất thấp và sự bất tiện cho ứng dụng quy mô lớn nên hiện nay chúng chủ yếu được sử dụng trong máy hút ẩm cỡ nhỏ, máy lọc nước và các sản phẩm khác.
Như đã đề cập ở trên, liên quan đến sự phát triển gần đây của công nghệ quản lý nhiệt, về lâu dài, quản lý nhiệt thông minh là hướng đi cuối cùng trong quản lý nhiệt pin. Thông qua quản lý nhiệt thông minh, môi trường nhiệt độ làm việc tối ưu của pin có thể được duy trì với mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu ở mức lớn nhất.
Quản lý nhiệt thông minh là sự cân bằng toàn diện có tính đến các yếu tố môi trường bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, độ chiếu sáng, nhiệt địa nhiệt cũng như các bộ phận bên trong như pin, linh kiện điện, dây cáp và quản lý nhiệt. Nó tích hợp dự đoán về môi trường bên ngoài để dự đoán trước liệu cần sưởi ấm hay làm mát và công suất tương ứng. Điều này đảm bảo rằng pin của hệ thống có môi trường nhiệt độ tối ưu và dao động trong phạm vi tương đối nhỏ.
4. Hệ thống an toàn
Hệ thống an toàn pin là điểm mấu chốt của hệ thống.
Hiện nay, hệ thống phòng cháy chữa cháy perfluorohexanone là phổ biến trong ngành và một số nhà sản xuất sử dụng bình xịt, v.v. Sự khác biệt chính nằm ở các tác nhân, dẫn đến những thay đổi trong vật chủ phòng cháy, trong khi các phát hiện và cảnh báo khác khá giống nhau.
Hiện nay, các loại khí hoặc chất chống cháy giống khí như perfluorohexanone và bình xịt chủ yếu dựa vào nồng độ chất để chống cháy. Khi nồng độ khí giảm dần theo thời gian, bộ pin vẫn có nguy cơ bốc cháy trở lại.
Vì vậy, hiện nay, một số doanh nghiệp lưu trữ năng lượng áp dụng phương pháp chống cháy ngâm hoàn toàn bằng chất lỏng.
Nguyên tắc cơ bản là: bằng cách ngâm hoàn toàn các tế bào pin trong bộ pin bằng môi trường chất lỏng, môi trường chất lỏng bao quanh hoàn toàn các tế bào, nhanh chóng giảm nhiệt độ tạo ra sau khi tế bào bị hỏng, cô lập các khí nhiệt độ cao và áp suất cao dễ cháy tạo ra sau khi pin bị hỏng. thất bại trong môi trường lỏng và chất điện phân thoát ra sau khi tế bào bị hỏng có thể được môi trường lỏng hấp thụ và mang đi.
Tuy nhiên, hiện tại, phần phát hiện của hệ thống an toàn của hệ thống tích trữ năng lượng trong ngành độc lập với hệ thống quản lý pin. Nói chung, đầu dò đa năng tích hợp nhiệt độ, khí, VOC, v.v. được đặt ở một vị trí nhất định của bộ pin, với độ chính xác cực kỳ hạn chế, chưa kể độ nhạy.
Trong toàn bộ quá trình bảo vệ an toàn pin chỉ có sự phân biệt giữa hỏng và không hỏng, thiếu hoàn toàn giai đoạn nhiệt độ cao trước khi hỏng pin.
Vì vậy, điều cần làm đầu tiên hiện nay và điều mà nhiều doanh nghiệp đang làm là liên kết hệ thống quản lý an toàn với hệ thống quản lý pin. Rốt cuộc, hệ thống quản lý pin sẽ giám sát điện áp và nhiệt độ của từng tế bào theo thời gian thực.
5. Hệ thống tích hợp thông minh
Hiện nay, trong ngành năng lượng mới, đặc biệt là lĩnh vực điện, sự phát triển thông minh đang phát triển nhanh chóng. Bài viết này cho rằng việc phát triển hệ thống pin cũng phải liên quan đến trí thông minh toàn diện của hệ thống quản lý pin, hệ thống quản lý nhiệt và hệ thống an toàn.
Hệ thống an toàn sử dụng dữ liệu giám sát của hệ thống quản lý pin và kết hợp với dữ liệu dự đoán thông minh của hệ thống quản lý nhiệt để hoàn thành cảnh báo, báo động và chữa cháy sớm trước khi pin bị hỏng, giảm thiểu tổn thất. Trong số đó, ở giai đoạn nhiệt độ cao trước khi pin bị hỏng, hệ thống an toàn có thể bắt đầu làm mát công suất cao của bộ phận quản lý nhiệt để ngăn chặn phản ứng hỏng của pin. Ngoài ra, thông qua giám sát và so sánh dữ liệu lớn, thời gian xảy ra và loại bất thường của pin có thể được dự đoán trước và các phương pháp xử lý tương ứng có thể được thực hiện càng sớm càng tốt.