Натрий-ионные аккумуляторы

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

почитаем на досуге на работе, почерепим...

 

Подключил эту 2P16S батарейку к BMS JIKONG. Номинально она 20Ач. Разрядил до 41В (2.563В на элемент). Ниже не смог - инвертор не позволяет по нижнему значению напряжения шины постоянного тока. Из-за проблем со стабильностю работы USB в условиях электромагнитных помех от инвертора, запись графика разряда не цельная, пока не смотрел. Зато данные заряда более-менее целы. При ограничении 2.563В на элемент минимального напряжения, удалось получить из батареи порядка 14.5Ач из номинальных 20 (но это только при разряде 1.5В на элемент).
Заряжал током 0.52С. Вот график напряжения заряда (аккумуляторы были тёплыми, +38 от предыдущего разряда и по ходу заряда остыли до 26 градусов). Заряд завершил по падению тока заряда до 0.05C.
Во вложенном архиве - картинка в более высоком разрешении. Небольшие возмущения на графике - кратковременные отключения питания инвертора - напряжение падало под током разряда примерно 0.015C, затем, через несколько секунд, заряд продолжался.

​

 

Мои практические наблюдения:

1. Удалось извлечь порядка 72% кулоновой ёмкости натрий-ионной батареи, имея инвертор с диапазоном 41..67В и батарею в 16 ячеек. В теории, можно поставить 17 ячеек, тогда извлечение ёмкости будет чуть более полным за счёт смещения диапазона в упор к верхнему пределу инвертора.
2. Учитывая, что падение напряжения в диапазоне работы элементов батареи такое больше, пока не считал, но, думаю, извлёк более 80%, может и до 85% энергии из заряженной батареи. Другими словами, не нужно пугаться такого большого диапазона. Нужно просто рассчитать систему на доступный диапазон инвертора и дело может оказатся совсем не плохо.
3. По данным с BMS, расчётное вутреннее сопротивление батареи 2P16S при скачках тока почти 1.5C на интервалах 5с, составило 33.2мОм (вычислено по перепаду при сбросе тока). Это 4.15мОм на элемент в среднем. Это не на 1000Гц, а на постоянном токе в реальной эксплуатации (нагрузка на батарею 1100Вт - 34.4Вт/элемент).
4. Посмотрел предложения других батарей. Оказывается, призматические натрий-ионные элементы 75Ач не такие уж и дорогие и уже дают хорошую скидку на ёмкость. И являются рациональным прицелом на будущее. Собирать батарею из элементов 10Ач - не очень рационально - сборке нужна BMS, а хорошая BMS, типа JK-B2A25SRP от JIKONG, стоит заметную долю в такой батарее.

В общем, сейчас появились некоторые проблемы с инвертором (высохли ёмкости за несколько лет простоя?). Как решу - буду запускать солнечную энергетику в таком виде. А уже дальше приобретать элементы большей ёмкости, связывая их следующей BMS. Благо, эти BMS можно объединять в шину с разными адресами я смогу вывести данные на HMI со своей программой (как будет вдохновение).
Есть уже наброски и заготовки радиомодулей с RS-485 и другими интерфейсами - по RS-485 и по радио намереваюсь собирать информацию о балансе энергоснабжения (на электросчётчике в водном щите уже есть RS-485, нарочно поменял счётчик) и управлять нагрузками - выключать бойлер, выключать скважинный насос на время дефицита мощности. Думаю, с этим хорошо справится HMI - в готовой системе проще сделать свой проект с графическим интерфейсом, чем писать своё ПО для микроконтроллеров (хоть я и программист встраиваемых систем).

 

Собрался я покупать солнечный контроллер. Уже выбрал, обрадовался хорошей цене. Уже занёс палец над кнопкой "Оплатить"... Но в последнюю минуту передумал. Осознал, что с этими батареями есть засада для солнечной энергетики. Малый ток заряда!
Цилиндрические элементы - 0.5C, призматические элементы - 0.33C. Это очень мало для гибкости системы с такой батареей.
Пока в системе только инвертор - нет проблем - просто настаиваешь ток заряда в соответствии с возможностью батареи. Всё хорошо работает в режиме ИБП. Батарея довольна, BMS довольна.
Но вот, захотел я добавить солнечную батарею и с ней - контроллер заряда. И приехали: как ограничить ток заряда, если вдруг батарею будут заряжать сразу оба, и гибридный инвертор, и солнечный контроллер?

• Если на солнечном контроллере ограничить ток заряда в 0.33C, то я не смогу пользоваться полной мощностью солнечных панелей, так как выходной ток контроллера сильно ограничен.
• Если установить выходной ток солнечного контроллера на максимальный, соответствующий потреблению инвертора при отдаче энергии в сеть, то как только потребление инвертора упадёт, лишний ток пойдёт в батарею. Сработает превышение тока в BMS. Батарея будет отключена - авария.
• Есть солнечные контроллеры с отдельным выходом на нагрузку. Но из тех, что я присмотрел, при выходном токе контроллера 60А, только 25А можно отдать в нагрузку. Остальное должно идти в батарею. Подключение инвертора к такому слабому выходу, ограничивает мощность инвертора - его невозможно будет использовать в качестве ИБП.

В общем, Na-Ion технология годится только для систем хранения, у которых ёмкость в ампер*часах превышает максимальный потребляемый ток более чем в три раза - чтобы батарея могла принять сумму токов - ток потребления плюс ток накопления без превышения номинального зарядного тока.
Так же, для батарей с ограниченным током заряда, подошёл бы вариант комбайна - MPTT плюс гибридный инвертор в одном устройстве. Такие есть. Мощности, цены - неплохи. Но пока нет вариантов с поддержкой Na-Ion. Банально нет поддержки в ПО. Да и диапазон напряжений батареи у существующих моделей узковат для Na-Ion.
Нужно хорошо подумать, прежде чем строить систему на базе натрий-ионным батарей.

 

• Немного не понятна проблема, заряжать будет тот у кого напряжение на внутренней шине больше.
• Вот с установками напряжения и надо разобраться, Вообще схемку бы нарисовали что куда заряжает, откуда потребляет.
• Батареи в буфере или в постоянном циклировании? Что за инвертор который и заряжает и потребляет одновременно.
• Батареи в буфере, они и не заряжаются и не разряжаются. У меня 3х100А от солнца и я могу как потребить их, так и "забить" на них.
• 

 

Проблема в том, что в системе нет узла, контролирующего суммарный зарядный ток батареи.

Батареи в буфере, когда есть и солнце, и сеть. И в цикле, на время отключений ЭЭ при отсутствии солнца. Инвертор может и заряжать, и разряжать - в зависимости от того, отдаём мы в нагрузку или в сеть, или есть сеть, а батареи разряжены. Тогда будет заряжать.

Ну вот представьте себе: солнца завались, все три по 100А дают. А сети нет, куда излишки сливать, собственное потребление не справляется. Какой ток заряда может получиться у вашей батареи, если к моменту прихода в такое состояние, батарея почти разряжена? Насколько такой ток для батареи безопасен?

 

Изначально у Вас не было солнца
Начался заряд не по 100 ампер.
АКБ заряжаются не спеша, напряжение повышается, и зарядный ток автоматически падает вплоть до нуля

Вам уже писали, правильно и по уму выставить напряжения конца заряда и буфера и все будет

 

• Выше я уточнитл в своём сообщении условия. Представьте себе, с вечера не было электоэнергии из сети. Батареи были в буферном режиме - хорошо заряжены. Переходим на батареи. Тратим их заряд. Батареи разряжаются. Пока всё хорошо.
• Наступили следующие сутки. Утро. Сети всё ещё нет. Батареи уже почти разряжены. Мощные потребители в сети не используются - собственное потребление дома невелико. Пока всё хорошо.
• Расступились облака. Дневное, летнее солнце засияло на всю свою мощь. Солнечные контроллеры обрадовались и дали току на все 100! А батарея почти разряжена, напряжение на ней низкое. Контроллеры стараются по-полной! Какой ток пойдёт в батарею от солнца? Что его ограничит?
• Тут появилась электроэнергия из внешней сети. Ура! Восстановили! Сетевое зарядное устройсво: "О! Кто здесь? Привет, батарея! Вижу, ты не полностью заряжена. До плавающего заряда тебе ещё далековато. Держи полный ток!
• С утра все уехали на отдых, некому посмотреть, что происходит, некому подстроить токи заряда...

 

Если инвертор сможет перебить напряжение панелей, он и будет заряжать, с ним же нет проблем, Солнце не увидев нагрузку - отступит, или поделят.
Вообще проблема если ты ставишь 10кВт панелей и батарейки с мизинец, хотя и они с утра плавно зарядятся от солнца дойдя до напряжения буфера. БМС рассчитывай.

 

@Nikolay_Po, "cemeвое зарядное устройство" оно CC, CV? Hacmpauваемое? или блок зарядника инвертора?

 

Да без разницы, пока они все не объединены в единую систему.
У @DWW на схеме видно - отдельное. У меня в инверторе есть встроенное. Оно CC/CV с настройкой ограничения тока заряда, с настройкой напряжения полного заряда и напряжения плавающего заряда. Но инвертор "видит" только свой ток, отдаваемый в батарею. Так же, если ставить солнечные контроллеры - они тоже видят только свой выходной ток и не догадываются о том, какие ещё источники тока сейчас работают на батарею.
В этом проблема - каждый отдельно взятый источник выдаёт в батарею ток в соответствии с заданным в его настройках ограничением. Но общий ток от нескольких источников - не ограничивается.
Почти в любой системе, если она не построена на базе цельного монобрендового решения, может быть проблема с превышением зарядного тока батареи, если ёмкость батареи взята без запаса. Особенно актуално для сабжа.

В идеальной системе, которую я могу себе вообразить, центром информации для принятия решения о добавлении/отъёме тока из шины батареи, должна быть BMS, её шунт, её датчик тока. Должен быть контроллер, который следит за током батареи и командует источниками постоянного тока, задавая каждому индивидуальную уставку тока, чтобы соблюсти общее ограничение и не допустить срабатывания расцепителя BMS. Такой контроллер я могу создать и запрограммировать сам. А вот по силовой части - пока нашёл только BMS, которую могу опрашивать и получать текущий ток батареи, её температуру, баланс. Собственно JIKONG BMS у меня уже стоит и работает. А вот за разумные деньги солнечных контроллеров, способных принимать команды по публичному протоколу, я не нахожу.

Примерно так: Достаточно было бы управлять солнечными контроллерами. На инверторе настраиваю напряжение ниже плавающего заряда и ограничение тока, соответствующее макс. току заряда батареи. А на солнечных инверторах настраиваю напряжение, равное плавающему заряду. BMS смотрит на ток батареи. Если зарядный ток не превышен, то солнечным контроллерам даётся добро на выдачу тока - до предела тока заряда батареи. Если ток заряда превосходит допустимый - контроллер, смотрящий на BMS, даёт солнечным контроллерам команду - понизить ток. Если потребление от шины батареи высоко, то уставка тока солечным контроллерам будет повышаться автоматически - так, что энергию солнца можно будет использовать инвертору.

 

Потом напишу, @Nikolay_Po, vedroid 0S sux!

 

Моделирую ситуацию (чтобы не столкнуться на практике):

• Ставлю сабж, натрий-ионную батарею, по току разряда на 5кВт мощности.
• Ставлю на батаерю BMS. На BMS настраиваю допуск по току разряда на 5кВт+, в соответствии с допустимым током разряда батареи. Настраиваю допуск по току заряда на 0.33C - в соответствии с паспортными данными батареи.
• Ставлю гибридный инвертор. Настраиваю тока заряда на 0.3C, чуть меньше порога BMS - чтобы заряжать батарею от сети - в режиме ИБП.
• Ставлю два солнечных контроллера, с двумя массивами разной ориентации. Настраиваю каждый контроллер на... А вот на какой ток настроить контроллер, чтобы получить 5кВт мощности с солнца? А что тогда с током заряда батареи, если солнце есть, а потребления с батареи нет?

 

Похоже, Вы не поняли суть проблемы. Когда у вас больше одного источника тока на шине батареи, вы должны дать этим источникам такие низкие ограничения на ток заряда, чтобы случись их одновременная работа, не был превышен допустимый ток заряда для батареи.

Если у вас огромная батарея, такая большая, что её допустимый ток заряда превышает сумму максимальных выходных токов всех источников постоянного тока, то проблемы нет.

В случае же натрий-ионной батареи небольшого размера, проблема проявляется всьма ярко. Разряжать её можно током 3C. А заряжать - током 0.3C. Получается, вы не можете использовать всю энергию солнца от солнечных контроллеров из за ограничения максимального суммарного зарядного тока для всех устройтсв 0.33C. Или вам нужно строить более чем огромную батарею, или недополучать мощность от солнца, довольствуясь током 0.3C. Или рисковать, настроив на контроллерах большие токи. Или ставить оборудование с контроллером, способное менять режимы работы.

 

У контроллера должно быть напряжение старта заряда, напряжение окончания заряда, буфер.
Ты же сам себе проблему создал, пальчиковые батарейки с ограниченным током заряда, добавляй еще сборку, переходи на лифер. Надо еще посмотреть смогут ли твои батарейки взять весь ток своим сопротивлением. Два поля панелей, а батарейки 20Ач, И теперь будем выдумывать управляющую систему в три раза дороже. Свинец за параллель, эти игрушки отключатся, он останется. В ветро-генераторах сброс на тэнах подключали.