تأثيرات الإدارة المتقدمة للبطارية على نظام تخزين الطاقة في الرعاية الصحية

تعد برامج مراقبة البطارية من عوامل التمكين الأساسية لمختلف الأسواق. تلعب البطاريات دورًا رئيسيًا في مجموعة متنوعة من الوظائف، بدءًا من قطع شوط إضافي في السيارات الكهربائية وحتى تخزين الطاقة المتجددة للشبكة الجيدة. يتم استخدام التقنيات المتطابقة وما يتصل بها من تقنيات البطارية في الوحدات الطبية لزيادة أمان التشغيل وللحصول على حرية تحريك الأجهزة في المستشفيات. تعمل كل هذه الميزات على بطاريات تحتاج إلى أشباه موصلات مناسبة وصديقة للبيئة للمراقبة والثبات والدفاع والتحدث. سيوضح هذا النص كيف يمكن لنظام مراقبة البطارية المتطور، إلى جانب موازنة الخلايا وشبكات الاتصالات البعيدة، استغلال مزايا كيمياء بطاريات الليثيوم الحديثة. يتيح استخدام الدوائر المدمجة المتقدمة موثوقية أكبر وعمر بطارية أطول بنسبة 30%، خاصة لبرامج تخزين الطاقة واسعة النطاق.

تحتاج البطاريات المستخدمة في الأغراض الطبية إلى تلبية متطلبات عالية للغاية من حيث الموثوقية والكفاءة والأمان في جميع الوظائف حيث يتم استخدامها أحيانًا: الأجهزة المحمولة للمرضى مثل برامج ضغط الصدر، ومعدات غرفة الطوارئ في المستشفيات، والعربات والأسرة الطبية التي تعمل بالطاقة، أجهزة الموجات فوق الصوتية المتحركة، والمراقبة عن بعد، والوافد الجديد في السوق، برامج تخزين الطاقة (نظام تخزين الطاقة).

لن يتم ربط برامج تخزين الطاقة بشكل مباشر بالمرضى، ولا يتم تشغيلها من قبل الأطباء. إنها الخطوة التالية للأمام فيما يتعلق بإمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS). لقد تم استخدام UPS تاريخياً كطاقة احتياطية لبعض الوظائف الأكثر أهمية (على سبيل المثال، وحدات غرف الطوارئ، والبنية التحتية الحيوية لمجتمع تكنولوجيا المعلومات). تخفي برامج تخزين الطاقة في المستشفيات عددًا متزايدًا من الميزات التي تم تمكينها بواسطة العلامة التجارية الجديدة البطاريات القائمة على الليثيوم . لقد أصبحت مدمجة بالكامل مع شبكة الطاقة في المستشفى، مما يوفر فوائد مثل:

ممتلىء الطاقة الاحتياطية بالنسبة لإجمالي المرافق، بدلاً من مجرد مجموعة فرعية صغيرة وحيوية من وسائل الراحة، بالإضافة إلى الحماية من انقطاع التيار الكهربائي، وضعف جودة الطاقة/الجهد من الشبكة، وانخفاض استخدام مصانع الديزل في حالات الطوارئ. بفضل نظام تخزين الطاقة بحجم ميغاوات/ساعة (MWh)، يمكن للمستشفيات العمل حتى أثناء فترات انقطاع التيار الكهربائي الممتدة، وبالتالي يمكنها المشاركة في استقرار الشبكة.

المزايا المالية على فاتورة الطاقة الكهربائية. باستخدام نظام تخزين الطاقة، يمكن للمستشفيات إدارة ملفات تعريف استخدام الطاقة الكهربائية على الفور وتقليل مكالمات الذروة المفرطة للطاقة، مما يؤدي إلى تقليل المدفوعات من المرافق.

عادةً ما تتمتع المستشفيات بسقف كبير، وهو أمر جيد لوضع برامج الطاقة الكهروضوئية (PV) لتوليد الطاقة الكهربائية. تسمح البرامج الكهروضوئية الممزوجة بنظام تخزين الطاقة بالتخزين والاستخدام الذاتي للطاقة الكهربائية المولدة، في حين توفر بالإضافة إلى ذلك مزايا مالية وتقليل البصمة الكربونية.

تعد الكيميائيات المعتمدة على الليثيوم حاليًا أحدث ما توصلت إليه البطاريات المستخدمة في العديد من الأسواق، بدءًا من السيارات وحتى الصناعة وحتى الرعاية الصحية. تتمتع أنواع عديدة من بطاريات الليثيوم بمزايا مختلفة لتتناسب بشكل أفضل مع متطلبات القدرة لمجموعة واسعة من الوظائف وتصميمات المنتجات. على سبيل المثال، يتمتع LiCoO2 (أكسيد كوبالت الليثيوم) بقدرة خاصة عالية جدًا مما يجعله مناسبًا للمنتجات المحمولة؛ يسمح LiMn2O4 (أكسيد منغنيز الليثيوم)، بمقاومته الداخلية المنخفضة للغاية، بالشحن السريع والتفريغ الزائد للتيار، مما يعني أنه خيار معقول لوظائف تخزين طاقة الحلاقة القصوى. يعتبر LiFePO4 (فوسفات حديد الليثيوم) أكثر تحملاً لظروف الشحن الكاملة ويمكن الحفاظ عليه عند الجهد العالي لفترة طويلة. وهذا يجعل منه أفضل مرشح لبرامج تخزين الطاقة الكبيرة التي يجب أن تعمل أثناء انقطاع التيار الكهربائي. الجانب السلبي هو رسوم التفريغ الذاتي التالية، ومع ذلك، هذا لا يرتبط بتطبيقات التخزين المذكورة أعلاه.

تتطلب الاحتياجات المختلفة للوظائف مجموعة واسعة من أنواع البطاريات. على سبيل المثال، تتطلب وظائف السيارات موثوقية عالية وسرعة شحن وتفريغ ممتازة، في حين تتطلب وظائف الرعاية الصحية استدامة عالية للذروة من أجل الكفاءة وعمرًا أطول. ومع ذلك، فإن القاسم المشترك بين كل هذه الخيارات هو أن كيمياء الليثيوم المتنوعة جميعها لها منحنى تفريغ مسطح جدًا عند نطاق الجهد الاسمي. بينما في البطاريات العادية نرى انخفاضًا في الجهد في نطاق 500 مللي فولت إلى 1 فولت، في بطاريات الليثيوم المتقدمة، مثل فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4) أو أكسيد كوبالت الليثيوم (LiCoO2)، يُظهر منحنى التفريغ هضبة مع انخفاض الجهد في النطاق من 50 مللي فولت إلى 200 مللي فولت.

يتمتع استواء منحنى الجهد بمزايا كبيرة ضمن سلسلة إدارة الطاقة للدوائر المرحلية المرتبطة بسكة جهد البطارية: يمكن تصميم محولات التيار المستمر إلى التيار المستمر لتعمل بأعلى مستوى من الكفاءة في نطاق جهد إدخال صغير. من خلال التحول من VIN معروف إلى VOUT مغلق بالفعل، يمكن تصميم سلسلة قدرة النظام بحيث تتمتع بدورة مسؤولية كاملة جدًا للمال وتعزيز المحولات لتحقيق كفاءة> 99٪ في جميع مواقف العمل. علاوة على ذلك، يمكن لشاحن البطارية استهداف جهد الشحن بشكل كامل ويتم تحديد أبعاد المئات وفقًا لجهد عمل آمن لزيادة دقة الوظائف النهائية، مثل المراقبة عن بعد أو الأجهزة الإلكترونية داخل جسم المريض. في حالة الكيمياء السابقة أو منحنيات التفريغ غير المسطحة، فإن تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر الذي يتم تشغيله من البطارية سيعمل بكفاءة منخفضة، مما يؤدي إلى قصر طول البطارية (-20٪)، أو عند ربطها بأجهزة طبية متحركة الوحدات، ضرورة تكلفتها بشكل إضافي بسبب تبديد الطاقة الإضافية.

العيب الرئيسي لمنحنى التفريغ المسطح هو أن تصنيفات حالة السعر (SOC) وحالة الرفاهية (SOH) للبطارية تكون أكثر صعوبة في التعرف عليها. يجب حساب SOC بدقة مفرطة للتأكد من شحن البطارية وتفريغها بشكل صحيح. يمكن أن يؤدي الشحن الزائد إلى طرح أسئلة تتعلق بالسلامة ويؤدي إلى تدهور كيميائي ودوائر قصيرة تؤدي إلى مخاطر الحريق والوقود. يمكن أن يؤدي التفريغ الزائد إلى الإضرار بالبطارية وتقصير عمر البطارية بأكثر من 50%. توفر SOH معلومات حول حالة البطارية للمساعدة في منع تغيير البطاريات الجيدة ومراقبة حالة البطاريات الخطيرة قبل ظهور المشكلة. يقوم المتحكم الدقيق الرئيسي بتحليل معرفة SOC وSOH في الوقت الفعلي، وتكييف خوارزميات الشحن، وإبلاغ الشخص بإمكانيات البطارية (على سبيل المثال، إذا كانت البطارية جاهزة لتفريغ عميق مفرط في حالة انقطاع الطاقة)، ​​و يضمن أنه في برامج تخزين الطاقة الضخمة، يكون الثبات بين البطاريات في المواقف الخطرة والبطاريات في الحالة الجيدة مثاليًا لإطالة عمر البطارية بالكامل.

من خلال تصوير بطارية سابقة حقًا بمنحنى تفريغ حاد، يكون من الأسهل حساب حالة تكلفة تلك البطارية عن طريق قياس دلتا انخفاض الجهد في فترة زمنية صغيرة ومعرفة قيمة جهد البطارية تمامًا. بالنسبة لبطارية الليثيوم الجديدة، فإن الدقة المطلوبة لإجراء هذا القياس أكبر بكثير، وذلك لأن انخفاض الجهد يكون أصغر بكثير في إطار زمني معين.

بالنسبة إلى SOH، يتم تفريغ البطاريات القديمة بطريقة أسرع وأكثر قابلية للتنبؤ بها: يصبح منحنى تفريغ الجهد الخاص بها أكثر انحدارًا ولا يمكن الوصول إلى جهد الشحن المستهدف. ستحافظ بطاريات الليثيوم الجديدة على نفس السلوك الجيد لفترة أطول، ولكن في النهاية يمكن أن تتحلل بسلوك أكثر تميزًا وتغير منحنى المعاوقة والتفريغ بسرعة بمجرد اقترابها من نهاية عمرها الافتراضي أو عند تعرضها للكسر. يجب توخي الحذر الإضافي لقياسات درجة الحرارة، ومن الأفضل أن يتم ذلك في كل خلية على حدة، لدمج خوارزميات SOC وSOH مع هذه المعلومات لجعلها أكثر دقة.

تساعد حسابات SOC وSOH الدقيقة والموثوقة على إطالة عمر البطارية من 10 سنوات إلى 20 عامًا في أفضل الأحوال، وتؤدي عادةً إلى تحسين عمر البطارية بنسبة 30%، مما يقلل التكلفة الإجمالية لامتلاك نظام تخزين الطاقة بأكثر من 30% بعد ذلك. جنبا إلى جنب مع أسعار الصيانة. يؤدي هذا، إلى جانب الدقة العالية لمعلومات SOC، إلى تجنب حالات الشحن الزائد أو التفريغ الزائد التي قد تستنزف البطارية بسرعة، ويقلل من احتمالية حدوث دوائر قصيرة، والنار، والظروف الخطرة الأخرى، ويساعد على استخدام كل الطاقة في البطارية، ويسمح شحن البطاريات بأفضل الطرق وأكثرها فعالية.

شركة الحكمة الصناعية للطاقة المحدودة كشفت عن ثلاثة منتجات جديدة، ب-LFP48-50 , LFP48-100 و LFP48-150 ، منتجاتها الأولى التي تستخدم خلايا بطارية JIANGXI STAR ENERGY CO., LTD (Star Energy). تم تصميم جميع المنتجات الثلاثة بواسطة BSLBATT حول خلايا عامل الشكل الكبيرة لشركة Star Energy، وذلك باستخدام برنامج BSLBATT لإدارة البطاريات والتحكم فيها الحاصل على براءة اختراع. يمكن لمنتجات سلسلة B-LFP48V الخاصة بشركة BSLBATT تنفيذ مجموعة واسعة من التطبيقات أمام العداد وخلفه وتطبيقات الشبكة الصغيرة لتلبية احتياجات تخزين الطاقة المتطورة اليوم، ومع ذلك فهي مصممة لتكون مرنة بحيث تتغير تطبيقات البطارية مع تغير الأولويات. يمكن تكييفها لتلبية احتياجات حالات الاستخدام المستقبلية.

بالفعل في الإنتاج الضخم BSLBATT LFP48-100 يتم استخدام المنتج لأنظمة مدتها ساعتين ويقدم ضمان أداء لمدة 10 سنوات لدورة كاملة واحدة يوميًا. LFP48-50 هو منتج مصمم لتطبيقات ذات مدة أقصر مثل تنظيم التردد والخدمات الإضافية الأخرى. يعد LFP48-100 أول منتج لشركة BSLBATT يتم طرحه في السوق ويوفر ضمان أداء لمدة 20 عامًا لدورة كاملة واحدة يوميًا. تم تصميم LFP48-100 خصيصًا لتطبيقات التخزين الكهروضوئية +، والتي تتطلب عادةً فترات نظام تزيد عن 3 ساعات ويمكن أن تستفيد بشكل كبير من العمر الافتراضي المضمون لمدة 20 عامًا، بما يتماشى مع دورة الحياة النموذجية للوحدات الكهروضوئية. يتيح ضمان الأداء LFP48-100 للعميل استخدام البطاريات التي تم تركيبها في اليوم الأول لاستخدامها لمدة 20 عامًا دون أي استبدال.

"يسعدنا أن نعلن رسميًا عن توسيع خط منتجاتنا ليشمل ثلاثة عروض جديدة تعتمد على Star Energy. من خلال الانضمام إلى سمعة Star Energy فيما يتعلق بالجودة والاتساق مع منصة نظام تخزين الطاقة على نطاق المرافق الخاصة بـ BSLBATT، فإننا نقدم أنظمة تلبي احتياجات عملائنا فيما يتعلق بالأداء والموثوقية والأهلية المصرفية. بفضل ضمان الأداء لمدة 20 عامًا، يقدم LFP48-100، على وجه الخصوص، خيارًا جديدًا مثيرًا وبأسعار معقولة للمرافق ومنفذي الطاقة المستقلة الذين يتطلعون إلى إقران التخزين بمشاريع الطاقة الشمسية الجديدة أو الحالية. نحن نهدف إلى تسريع تحديث الشبكة الكهربائية من خلال زيادة قيمة أصول توليد الطاقة المتجددة من خلال أنظمة تخزين الطاقة طويلة الأمد وبأسعار معقولة وعالية الجودة. وقال جيف إريك يي، رئيس شركة Wisdom Industrial Power Co., Ltd: "بفضل سمعتها غير المسبوقة وجودة منتجها، تعد Star Energy الشريك المثالي في تعزيز مهمتنا".