Ne laissez pas un rack déséquilibré et peu performant déterminer l'efficacité de l'ensemble d'un conteneur.
| Un déséquilibre de rack, tout comme un déséquilibre de cellule dans un module, peut limiter l'énergie disponible pour la distribution dans un BESS et même entraîner des problèmes plus graves à long terme. Une nouvelle fonctionnalité récemment introduite dans Battery Insight® vous conduira directement à un rack déséquilibré et vous guidera même vers une résolution pratique, vous faisant gagner du temps et de l'argent et protégeant vos actifs de batterie et vos sources de revenus. |  |
Introduction : Comprendre le déséquilibre des racks
En matière de batteries, les causes possibles de la dégradation des performances sont nombreuses. Il existe des causes externes liées à l'utilisation de l'infrastructure de stockage d'énergie (par exemple, l'intensité des pics de demande d'énergie) et aux conditions de fonctionnement dans lesquelles les batteries sont utilisées (par exemple, des températures très élevées ou très basses). Dans le cas des systèmes de stockage stationnaires (BESS), il existe un autre aspect qui doit être considéré avec autant d'attention :
- Le déséquilibre entre les cellules composant les racks de batteries lithium-ion, ou déséquilibre « intra-rack »,
- Le déséquilibre qui peut se produire entre les racks de batteries connectés au même onduleur (appelé PCS pour Power Conversion System), ou déséquilibre « inter-rack ».
Cet article se concentre sur les scénarios où des déséquilibres se produisent entre des racks interconnectés reliés à un onduleur (qui convertit, régule et distribue la tension). Certains racks peuvent être soumis à une utilisation beaucoup plus intensive pour le stockage et la distribution d'énergie, ou avoir des estimations d'état de charge (SOC) différentes. De tels déséquilibres ont inévitablement un impact négatif sur les performances de l'infrastructure, ce qui peut entraîner des pertes de revenus pour les opérateurs du système.
Pour plus d'informations sur l'équilibrage des cellules dans une batterie lithium-ion, qui vise à garantir que toutes les cellules d'un pack de batteries fonctionnent à un niveau de tension similaire, veuillez consulter l'article technique précédemment publié dans Battery Knowledge : Focus sur le déséquilibre des cellules – Gestion prédictive de la sécurité
Comment les déséquilibres de rack BESS peuvent-ils être détectés et corrigés rapidement ?
Dysfonctionnements entraînant un déséquilibre du rack
Les disparités entre les racks peuvent résulter de différences de capacité, de résistance ou de SOC. Plus précisément pour le SOC, le problème peut provenir de disparités réelles de SOC ou simplement d'erreurs d'estimation, qui entravent toutes deux une gestion optimale des actifs. Selon la cause du déséquilibre, plusieurs dysfonctionnements peuvent se produire. Initialement, cela se traduit principalement par une perte de performance où l'énergie est utilisée de manière inégale, mal utilisée, voire gaspillée. Cela peut dégénérer en une défaillance du rack (réversible ou non) si un rack est mis hors service, coupant l'alimentation électrique et causant à la fois des inconvénients importants ainsi que. Cela peut également créer de graves problèmes opérationnels si le BESS est alors incapable de répondre aux demandes de distribution d'énergie.
Mauvaises performances et durée de vie : l'impact du déséquilibre des racks.
Pour résoudre ce problème, différents niveaux du Battery Management System (BMS) surveillent en permanence la tension de tous les modules BESS et les étages de rack afin d'identifier ces dysfonctionnements, tant au niveau du module qu'au niveau du rack. Cette surveillance est cruciale car les écarts entre les racks peuvent provenir de différences de capacité, de résistance ou d'état de charge (SOC).
Les conséquences de ces déséquilibres entre les racks connectés au même Power Conversion System (PCS) se répartissent en deux catégories principales :
- Déconnexion totale de tous les racks connectés au même PCS, le scénario le plus défavorable
- Déconnecter le rack affecté et continuer à décharger les racks restants. Cela minimise l'impact, mais entraîne toujours une utilisation inégale entre les racks, ainsi qu'une réduction de l'énergie due au rack déconnecté. Cela peut entraîner un vieillissement inégal* et le problème supplémentaire d'une durée de vie réduite pour le BESS, comme indiqué ci-dessous.
- Durée de vie réduite : La “pomme pourrie dans le tonneau”, les déséquilibres causés par un seul rack affecté entraînent un vieillissement inégal de tous les racks du conteneur*. Par conséquent, la durée de vie de l'ensemble du conteneur se dégrade, finalement limitée par les performances des “maillons faibles de la chaîne” : ses racks les plus faibles.
*Le vieillissement inégal est le résultat de variations entre les différents profils de rack SOC ainsi que de différences dans d'autres variables telles que la température et le courant.
Un mariage d'une expertise approfondie en électrochimie et en science des données : Comment PowerUp identifie et résout le déséquilibre des racks
Compte tenu de ces explications, il est facile de comprendre combien il est important de détecter rapidement ces déséquilibres, qui compromettent les performances énergétiques et la durée de vie des racks et des modules et ont un impact direct sur les revenus générés par leur exploitation. Dans cette optique, Battery Insight®, la plateforme Cloud avancée d'analyse de batteries de PowerUp, a été améliorée grâce à une nouvelle fonctionnalité importante.
Le puissant logiciel d'analyse de batterie de PowerUp déclenche désormais une alarme lorsqu'un déséquilibre est détecté entre les racks, et également entre les racks connectés au même PCS. De plus, la plateforme logicielle d'analyse de batterie fournit également les actions de maintenance nécessaires pour résoudre le(s) problème(s), via la « fonctionnalité de recommandations » de Battery Insight®.
Cette nouvelle fonctionnalité est incluse dans tous les packs de performance Battery Insight® dédiés aux applications BESS et n'a été rendue possible que grâce à une combinaison très spécifique d'expertise technologique. Afin d'accroître la sensibilité de la détection des déséquilibres et de déterminer plus rapidement la cause première, PowerUp a développé cette méthodologie puissante en combinant l'expertise de ses équipes en électrochimie des batteries et en science des données. Ces atouts accélèrent l'identification et la résolution des anomalies et permettent de mieux préserver les performances et la durée de vie des actifs, ainsi que les revenus associés.
Études de cas : Battery Insight® en action
Étude de cas 1 : Dispersion de la jauge SOC
Dans cet exemple, la jauge d'état de charge (SOC) des racks de batterie dérive avec le temps, masquant le véritable SOC. Notre étude de cas démontre clairement la capacité de l'algorithme de Battery Insight® à détecter cette dérive dès son origine. Dans le cercle un, nous voyons le début de la déviation du SOC entre les différents racks. Et dans le cercle deux, nous voyons un profil parfaitement équilibré après l'étalonnage (les différents profils de SOC se sont superposés les uns aux autres, créant des “blocs solides” sur le graphique). Cette identification précoce permet l'application d'actions de maintenance opportunes et appropriées. Dans ce scénario spécifique, la solution est un simple réétalonnage des jauges sur les différents racks connectés au système de conversion de puissance (PCS).
Étude de cas 2 : Dispersion réelle du SOC
Dans ce deuxième exemple, l'écart de SOC entre les racks connectés au même PCS représente un véritable problème de déséquilibre, qui va au-delà des simples problèmes de jaugeage. Une fois de plus, nous constatons un écart distinct dans le profil SOC. Cependant, cette fois, la dérive est beaucoup plus évidente car elle est due à un déséquilibre réel plutôt qu'à un problème de jaugeage.
Cette étude de cas illustre comment l'algorithme de Battery Insight® détecte efficacement cet écart dès le départ, en le reliant immédiatement à l'action de maintenance nécessaire : ajuster le niveau de SOC du rack déséquilibré pour qu'il corresponde aux autres.
Pour une démonstration de Battery Insight®, veuillez nous contacter en cliquant ici.
