Wyjaśnienie ogniw 314Ah: jak seria Deye GE-F osiąga ponad 8000 cykli

Pojawiają się ogniwa o dużej pojemności 314 Ah: jak seria Deye GE-F osiąga żywotność 8000 cykli

Liczby żywotności cykli w arkuszu danych baterii mają tendencję do zacierania się po pewnym czasie — 6 000, 8 000, 10 000, a wszystkie mieszczą się mniej więcej w tym samym zakresie „wystarczająco długo”. Tym, co je faktycznie oddziela, rzadko jest sama chemia. Fosforan litowo-żelazowy od lat jest domyślnym środkiem chemicznym C&I. Cechą wyróżniającą jest architektura ogniw: ile ogniw znajduje się w pakiecie, ile prądu każde z nich przenosi i jak równomiernie rozprowadza się w nich ciepło. Oto historia ogniwa 314Ah zasilającego Deye's rozwiązania C&I ESS na małą skalę i dlatego seria szaf akumulatorowych do zastosowań zewnętrznych GE-F128/F240/F256 jest przystosowana do pracy przez 8000 cykli w temperaturze 0,5°C i 25°C do 70% końca okresu eksploatacji.

Od 100 Ah do 314 Ah: mniej ogniw, mniej punktów awarii

Szafka Deye poprzedniej generacji, GE-F120-2/3/4H2, składała się z ogniw 100Ah rozmieszczonych na głębokości dwóch szaf. Uzyskanie wartości energii użytecznej oznaczało ułożenie dużej liczby indywidualnie mniejszych ogniw, co zwielokrotniło liczbę połączeń szeregowych/równoległych, połączeń szyn zbiorczych i spoin wewnątrz pakietu – z których każdy jest potencjalnym punktem oporu, a każdy punkt oporu generuje ciepło pod obciążeniem.

Seria GE-F łączy to w pojedyncze ogniwo 314 Ah na pozycję, podłączone 1P16S do modułu 51,2 V, 16,08 kWh. Szafa GE-F128 potrzebuje zaledwie 8 takich modułów, aby osiągnąć 128,5 kWh; GE-F256 potrzebuje 16, aby osiągnąć 257,23 kWh. Mniej i większe ogniwa oznaczają prostszą wiązkę wewnętrzną, mniej połączeń, które mogą ulec awarii w ciągu 10-letniego okresu gwarancji oraz — ponieważ koszty produkcji i montażu rosną w przypadku większej liczby części niż pojemność surowa — cena jednostkowa niższa o około 25% w przypadku platformy GE-F128 i o około 15% niższa w przypadku platformy GE-F240/256 w porównaniu ze starszą konstrukcją.

Co właściwie oznacza „8000 cykli”

Ocena nie jest liczbą marketingową — zawiera określone warunki testowe: Szybkość ładowania/rozładowania 0,5°C, temperatura otoczenia 25°C, cykliczne ładowanie do 70% pojemności na koniec okresu eksploatacji . Jest to standardowy w branży sposób określania trwałości cykli, który można bezpośrednio porównać z wartością znamionową ogniwa poprzedniej generacji wynoszącą 6000 cykli w tych samych warunkach 0,5°C/25°C. Wzrost o 33% cykli znamionowych przy tej samej szybkości rozładowania w porównaniu z ogniwem o mniej więcej trzykrotnie większej pojemności na jednostkę wskazuje na naprawdę inną konstrukcję wewnętrzną, a nie na luźniejszy standard testowy.

W praktyce przy jednym pełnym cyklu dziennie 8000 cykli wystarcza na około 21–22 lata, zanim pakiet spadnie do 70% swojej pierwotnej pojemności — znacznie poza 10-letnim okresem gwarancji na szafę i wystarczającym zapasem mocy, aby większość operatorów C&I wycofała obiekt z eksploatacji lub ponownie zasiliła go z powodów innych niż degradacja baterii.

Konstrukcja termiczna kryjąca się za oceną

Deklaracje dotyczące trwałości cyklu szybko się rozpadają, jeśli pakiet nagrzewa się lub jest nierównomierny, ponieważ nierówna temperatura ogniw jest jednym z najszybszych sposobów przyspieszenia degradacji najgorętszych ogniw w stosie. To tutaj architektura chłodzenia serii GE-F wykonuje prawdziwą pracę związaną z cyklem życia.

W każdej szafie zastosowano trzypoziomowy — ogniwo, moduł, pakiet — precyzyjnie symulowany kanał klimatyzacyjny, napędzany przez klimatyzator o mocy 3 kW w modelu GE-F128 i jednostkę o mocy 5 kW w modelu GE-F240/256. Rezultatem jest maksymalna różnica temperatur pomiędzy komórkami wynosząca 6°C , w porównaniu z 10°C w porównaniu z poprzednią generacją, bez obniżania wartości wyjściowych do 45°C otoczenia. Węższy rozkład temperatur oznacza, że ​​każde ogniwo w pakiecie starzeje się w mniej więcej tym samym tempie, a nie garść gorących punktów, które zużywają się wcześnie i zmniejszają ogólną użyteczną pojemność pakietu na długo przed tym, jak reszta ogniw będzie bliska końca życia.

180 A ciągłe, 285 A szczytowe — bez dodatkowego obniżania wartości znamionowych

Większe ogniwa podnoszą również górny pułap prądu, jaki pakiet może wytrzymać, bez nieproporcjonalnego obciążania poszczególnych ogniw. Każda szafa z serii GE-F — od 112,4 kWh GE-F112 do 257,23 kWh GE-F256 — ma tę samą kopertę prądową: 180 A ciągłe, 285 A szczytowe przez 15 sekund w temperaturze 20–45°C , przy szybkości roboczej 0,5P. Ta spójność ma znaczenie dla projektu systemu, ponieważ oznacza, że ​​te same założenia dotyczące ładowania/rozładowania mają zastosowanie niezależnie od tego, czy projekt rozpoczyna się od pojedynczej szafy GE-F128, czy też skaluje się do wieloszafowego stosu GE-F256.

Dla porównania, konkurencyjne szafy chłodzone powietrzem zbudowane na ogniwach o mniejszej pojemności (zwykle 280Ah) zwykle osiągają maksymalny prąd znamionowy bliższy 130–140A, przy szerszych różnicach temperatur ogniw i niższych progach braku obniżenia wartości znamionowych około 40°C. Różnica staje się zauważalna na gorącym dachu lub w rampie załadunkowej w środku letniego popołudnia — jeden system utrzymuje pełną moc znamionową, a drugi cicho pracuje.

Jedna komórka, sześć konfiguracji szafek

Ponieważ każda szafa GE-F jest zbudowana z tego samego modułu 16,08 kWh, wartość znamionowa 8000 cykli dotyczy jednakowo całej gamy produktów, a nie jest główną wartością dla jednego flagowego SKU:

• The Zewnętrzna szafa bateryjna GE-F112/128 — 112,4 kWh i 128,5 kWh, zbudowane z 7 lub 8 modułów
• The Seria zewnętrznych szaf akumulatorowych GE-F240/256 — obejmujący GE-F176 (176,84 kWh), GE-F208 (208,99 kWh), GE-F240 (241,15 kWh) i GE-F256 (257,23 kWh), od 11 do 16 modułów

Wszystkie sześć konfiguracji objętych jest tą samą 10-letnią gwarancją i tymi samymi certyfikatami UN38.3, CE, IEC62619, IEC62477 i IEC62933, więc wybór poziomu wydajności jest wyłącznie kwestią wymagań energetycznych obiektu, a nie kompromisem w stosunku do jakości ogniwa lub oczekiwanej żywotności.

Co to oznacza dla obliczenia 10-letniego całkowitego kosztu posiadania

Ocena cyklu życia przekłada się na rzeczywiste oszczędności tylko wtedy, gdy jest połączona z niższymi kosztami wejścia i systemem chłodzenia, który faktycznie zapewnia brak obniżenia wartości znamionowych w terenie — w przeciwnym razie jest to numer laboratoryjny. W serii GE-F wszystkie trzy elementy pasują do siebie: architektura ogniw 314Ah obniża koszt jednostkowy o 15–25% w zależności od rozmiaru szafy, rozpiętość temperatur wynosząca 6°C chroni wartość znamionową 8000 cykli przed spadkiem w wyniku degradacji w gorącym punkcie, a próg bez obniżania wartości znamionowych przy 45°C oznacza, że ​​znamionową liczbę cykli można osiągnąć w rzeczywistych warunkach zewnętrznych, a nie tylko w laboratorium o kontrolowanym klimacie.

Dla integratorów systemów o wielkości 100–300 kWh system magazynowania energii akumulatorowej na potrzeby projektu C&I kombinacja ta przesuwa obliczenia z „który akumulator jest dziś najtańszy” na „który akumulator ma jeszcze znaczącą pojemność w roku 15”. Przynajmniej na papierze seria GE-F została zbudowana tak, aby pozytywnie odpowiedzieć na to pytanie.