Hiệu suất hoạt động của pin trong điều kiện nhiệt độ thấp và thời tiết lạnh.

Vì sao thời tiết lạnh lại quan trọng đối với pin của đèn đường năng lượng mặt trời đô thị?

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến dung lượng, khả năng sạc và độ tin cậy.

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến động học điện hóa: ở nhiệt độ thấp, độ linh động của ion chậm lại, điện trở trong tăng lên, và cả dung lượng xả lẫn khả năng tiếp nhận điện tích đều giảm. Đối với đèn đường năng lượng mặt trời đô thị cần cung cấp ánh sáng ban đêm ổn định theo lịch trình cố định, những ảnh hưởng này dẫn đến thời gian hoạt động ngắn hơn dự kiến, thời gian sạc kéo dài hơn trong những khoảng thời gian có ánh nắng mặt trời ngắn ngủi vào mùa đông, và tăng nguy cơ hỏng pin sớm.

Hậu quả về mặt vận hành đối với các đô thị

Các tác động thực tế bao gồm: gia tăng tình trạng mất điện trong những đợt rét kéo dài; nhu cầu về các hệ thống pin lớn hơn (chi phí ban đầu cao hơn) để đáp ứng mục tiêu tự chủ năng lượng vào mùa đông; chế độ bảo trì và giám sát nghiêm ngặt hơn; và nguy cơ tranh chấp bảo hành khi pin được sạc hoặc lưu trữ ngoài giới hạn của nhà sản xuất. Do đó, việc mua sắm và thiết kế hệ thống của thành phố phải tích hợp việc giảm công suất thực tế trong thời tiết lạnh thay vì các thông số kỹ thuật danh nghĩa ở nhiệt độ phòng.

Thành phần hóa học của pin và hành vi trong thời tiết lạnh

Tổng quan về các loại hóa chất thường dùng cho đèn đường năng lượng mặt trời

Các dự án đèn đường năng lượng mặt trời đô thị thường sử dụng pin axit chì (loại GEL/AGM kín hoặc loại ngập nước) và pin lithium (lithium nickel manganese cobalt — NMC — và lithium iron phosphate — LiFePO4). Mỗi loại pin có những điểm yếu riêng khi thời tiết lạnh và yêu cầu quản lý khác nhau.

So sánh hiệu năng ở nhiệt độ thấp (bảng tóm tắt)

Bảng dưới đây tóm tắt các đặc tính điển hình trong điều kiện thời tiết lạnh. Các con số là ước tính mang tính đại diện từ các tài liệu đã công bố và nguồn kỹ thuật; các quyết định thiết kế nên sử dụng dữ liệu của nhà sản xuất cho loại pin/mô-đun cụ thể đã chọn.

Nguồn: Battery University và bảng dữ liệu của nhà sản xuất về các đường cong giảm công suất điển hình; xem phần tài liệu tham khảo ở cuối bài để biết liên kết và ngày tháng.

Những điểm chính cần ghi nhớ theo môn Hóa học

Pin axit chì: nhiệt độ thấp làm giảm mạnh dung lượng và đẩy nhanh quá trình sunfat hóa vĩnh viễn nếu xả và sạc nhiều lần trong điều kiện lạnh. Pin lithium (NMC): mật độ năng lượng tốt hơn nhưng nhạy cảm hơn khi sạc dưới 0°C. Pin LiFePO4: được ưa chuộng trong điều kiện lạnh khắc nghiệt vì độ ổn định nhiệt và tuổi thọ cao, nhưng vẫn cần điều khiển quá trình sạc và đôi khi cần làm nóng pin để đạt hiệu suất tốt nhất ở nhiệt độ thấp.

Chiến lược thiết kế, lắp đặt và vận hành cho vùng khí hậu lạnh.

Quản lý nhiệt và vỏ bọc

Thiết kế tản nhiệt tốt là một trong những cách tiết kiệm chi phí nhất để cải thiện hiệu suất làm mát:

• Hộp đựng pin cách nhiệt: giảm tổn thất bức xạ ban đêm và làm chậm quá trình giảm nhiệt độ, giúp duy trì dung lượng và khả năng tiếp nhận sạc.
• Khối lượng nhiệt thụ động: việc bổ sung khối lượng hoặc vật liệu chuyển pha (PCM) có thể giúp giảm thiểu tác động của các đợt lạnh ngắn hạn.
• Sưởi ấm chủ động: các phần tử gia nhiệt điện trở hoặc điều khiển có thể duy trì nhiệt độ pin trên ngưỡng tới hạn — hữu ích cho các vùng khí hậu rất lạnh nhưng làm tăng tải tiêu hao. Kết hợp bộ gia nhiệt với cảm biến nhiệt độ để chỉ hoạt động khi cần thiết.

Hệ thống quản lý pin (BMS) và chiến lược sạc

Hệ thống quản lý tòa nhà thông minh (BMS) là yếu tố thiết yếu cho các dự án triển khai cấp đô thị:

• Giới hạn sạc ở nhiệt độ thấp: nhiều pin lithium không nên nhận sạc đầy ở nhiệt độ dưới 0°C. Hệ thống quản lý pin (BMS) có thể ngăn chặn hoặc điều chỉnh cấu hình sạc cho đến khi nhiệt độ pin tăng lên hoặc quá trình gia nhiệt được kích hoạt.
• Ước tính trạng thái sạc (SoC) thích ứng: các thuật toán tính đến dung lượng giảm ở nhiệt độ thấp giúp tránh tình trạng xả quá mức.
• Hệ thống đo nhiệt độ từ xa và cảnh báo từ xa: cho phép các đội bảo trì đô thị thực hiện các biện pháp phòng ngừa (ví dụ: lên lịch bảo trì ban ngày, kích hoạt máy sưởi).

Đề xuất về mua sắm, thử nghiệm và thông số kỹ thuật cho các đô thị.

Hãy nêu rõ hiệu suất hoạt động trong mùa đông, chứ không chỉ là các thông số danh nghĩa.

Khi viết bản đặc tả kỹ thuật cho hồ sơ dự thầu đèn đường năng lượng mặt trời đô thị, cần yêu cầu:

• Đồ thị biểu diễn sự suy giảm dung lượng theo nhiệt độ do nhà sản xuất công bố cho đúng loại pin đó.
• Đảm bảo số giờ vận hành tối thiểu ở nhiệt độ thiết kế xấu nhất của đô thị và bức xạ mặt trời mùa đông dự kiến.
• Mô tả về quản lý nhiệt cho bộ pin và các triển khai thực tế đã được chứng minh trong điều kiện khí hậu tương tự.

Kiểm thử và nghiệm thu

Bao gồm các quy trình kiểm tra trong hợp đồng:

• Các bài kiểm tra nghiệm thu tại nhà máy (FAT) bao gồm chu kỳ sạc/xả ở nhiệt độ thấp nếu có thể áp dụng.
• Các bài kiểm tra vận hành tại chỗ ghi lại trạng thái sạc (SoC), điện áp và thời gian hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thấp dự kiến.
• Thời gian bảo hành dài hơn hoặc khả năng cung cấp thiết bị thay thế cho các sự cố xảy ra sớm vào mùa đông do hiện tượng giảm công suất đột ngột khi trời lạnh.

Công ty TNHH Công nghệ Chiếu sáng Quảng Đông Queneng — giải pháp cho khí hậu lạnh

Hồ sơ công ty và tầm quan trọng đối với các dự án đô thị

Công ty TNHH Công nghệ Chiếu sáng Quảng Đông Queneng được thành lập năm 2013, tập trung vào đèn đường năng lượng mặt trời, đèn pha năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn chiếu sáng bãi cỏ năng lượng mặt trời, đèn cột năng lượng mặt trời, tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, nguồn điện và pin di động ngoài trời, thiết kế dự án chiếu sáng, và sản xuất và phát triển ngành công nghiệp đèn LED di động. Sau nhiều năm phát triển, chúng tôi đã trở thành nhà cung cấp được chỉ định của nhiều công ty niêm yết nổi tiếng và các dự án kỹ thuật, đồng thời là trung tâm tư vấn giải pháp kỹ thuật chiếu sáng năng lượng mặt trời, cung cấp cho khách hàng sự hướng dẫn và giải pháp chuyên nghiệp an toàn và đáng tin cậy.

Năng lực kỹ thuật, chứng chỉ và lợi thế

Queneng sở hữu đội ngũ nghiên cứu và phát triển giàu kinh nghiệm, thiết bị tiên tiến, hệ thống kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và hệ thống quản lý hoàn thiện. Công ty được chứng nhận bởi hệ thống đảm bảo chất lượng quốc tế ISO 9001 và đã vượt qua chứng nhận kiểm định quốc tế TÜV. Queneng đã đạt được một loạt các chứng chỉ quốc tế như CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS, v.v. Những chứng chỉ này hỗ trợ các yêu cầu mua sắm của chính quyền địa phương về khả năng truy xuất nguồn gốc, an toàn và chất lượng ổn định.

Sản phẩm phù hợp với khí hậu lạnh.

Các sản phẩm của Queneng phù hợp với các dự án đô thị trong điều kiện thời tiết lạnh bao gồm:

• Đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp pin LiFePO4 và hệ thống quản lý pin (BMS) được thiết kế riêng cho hoạt động ở nhiệt độ thấp.
• Các tấm pin quang điện mặt trời được thiết kế cho bức xạ thấp và hoạt động tốt trong điều kiện khí hậu lạnh.
• Đèn chiếu điểm năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn chiếu bãi cỏ năng lượng mặt trời và đèn trụ năng lượng mặt trời với vỏ cách nhiệt và mô-đun sưởi ấm tùy chọn.

Tại sao nên chọn Queneng cho chương trình đèn đường năng lượng mặt trời đô thị của bạn? Những điểm khác biệt chính bao gồm kinh nghiệm thực hiện dự án với các công ty niêm yết, năng lực tư vấn kỹ thuật (tính toán kích thước hệ thống có tính đến sự suy giảm hiệu suất khi nhiệt độ thấp), và nền tảng chất lượng/chứng nhận vững chắc giúp đơn giản hóa quy trình mua sắm và kiểm tra nghiệm thu của đô thị.

Danh sách kiểm tra thực tế dành cho người viết bản đặc tả kỹ thuật và kỹ sư đô thị.

Danh sách kiểm tra thiết kế

• Xác nhận nhiệt độ thiết kế trong trường hợp xấu nhất và dữ liệu bức xạ mặt trời mùa đông tại địa phương.
• Hãy nêu rõ loại hóa chất và nhà sản xuất pin, đồng thời yêu cầu biểu đồ giảm công suất ở -20°C, -10°C và 0°C.
• Yêu cầu các chức năng của hệ thống quản lý pin (BMS): sạc theo nhiệt độ, đo từ xa, hiệu chỉnh trạng thái sạc (SoC) theo nhiệt độ.
• Đánh giá hiệu quả chi phí/lợi ích giữa cách nhiệt thụ động và hệ thống sưởi chủ động trong điều kiện khí hậu dự kiến.

Danh sách kiểm tra hoạt động

• Bao gồm kế hoạch bảo trì định kỳ (kiểm tra hộp pin, kiểm tra hệ thống sưởi, cập nhật phần mềm).
• Theo dõi dữ liệu đo từ xa và thiết lập cảnh báo khi khả năng chấp nhận sạc thấp hoặc hành vi điện áp bất thường trong mùa đông.
• Lập kế hoạch dự trữ hàng tồn kho và quy trình ứng phó nhanh cho các thiết bị quan trọng trong các đợt rét kéo dài.

Những câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Dung lượng pin thường giảm bao nhiêu khi thời tiết lạnh?

Sự suy giảm dung lượng phụ thuộc vào thành phần hóa học; theo kinh nghiệm: ắc quy chì-axit có thể mất 30-60% dung lượng ở nhiệt độ từ 0°C đến -20°C, trong khi ắc quy lithium thường mất 10-50% dung lượng ở cùng phạm vi nhiệt độ đó. Sử dụng biểu đồ giảm công suất của nhà sản xuất để có số liệu chính xác. (Xem tài liệu tham khảo.)

2. Tôi có thể sử dụng bộ pin lớn hơn thay vì hệ thống quản lý nhiệt được không?

Đúng vậy — việc tăng công suất sẽ bù đắp cho việc giảm công suất định mức nhưng sẽ làm tăng chi phí, trọng lượng và kích thước. Việc kết hợp tăng công suất vừa phải với vật liệu cách nhiệt và hệ thống quản lý pin thông minh thường hiệu quả hơn so với chỉ sử dụng hệ thống pin có công suất lớn hơn đơn thuần.

3. Pin LiFePO4 có phải luôn là lựa chọn tốt nhất cho khí hậu lạnh không?

Pin LiFePO4 thường mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa độ ổn định ở nhiệt độ thấp, tuổi thọ chu kỳ và độ an toàn, nhưng chúng vẫn cần hệ thống điều khiển BMS và, ở những vùng rất lạnh, cần có bộ phận gia nhiệt trong quá trình sạc. Cần xem xét tổng chi phí hệ thống, khả năng bảo trì và uy tín của nhà cung cấp.

4. Tôi nên lưu ý những hạn chế nào về việc sạc điện vào mùa đông?

Nhiều loại pin lithium không nên sạc nhanh ở nhiệt độ dưới 0°C mà không làm nóng pin vì hiện tượng lắng đọng lithium có thể gây hư hỏng vĩnh viễn cho pin. Pin axit chì cũng hấp thụ điện kém ở nhiệt độ thấp và có thể bị hư hỏng do điện áp sạc không chính xác — cần phải có sự bù nhiệt độ thích hợp.

5. Làm thế nào để tôi kiểm tra hiệu suất hoạt động trong mùa đông trong quá trình vận hành thử?

Bao gồm các thử nghiệm thời gian thực tại chỗ dưới nhiệt độ ban đêm điển hình, xác minh nhật ký nhiệt độ BMS và kiểm tra khả năng chấp nhận sạc trong điều kiện bức xạ mặt trời buổi sáng mô phỏng. Yêu cầu nhà cung cấp cung cấp tài liệu xác nhận việc triển khai thực tế tại các khu vực khí hậu tương tự.

Liên hệ, tư vấn và tìm hiểu thông tin sản phẩm

Nếu bạn đang lập kế hoạch hoặc quản lý chương trình đèn đường năng lượng mặt trời đô thị và cần hỗ trợ về lựa chọn pin cho vùng khí hậu lạnh, thiết kế hệ thống hoặc ngôn ngữ đấu thầu, Công ty TNHH Công nghệ chiếu sáng Quảng Đông Queneng cung cấp dịch vụ tư vấn kỹ thuật, các tổ hợp sản phẩm đã được chứng minh (Đèn đường năng lượng mặt trời, Đèn chiếu điểm năng lượng mặt trời, Đèn sân vườn năng lượng mặt trời, Đèn cột năng lượng mặt trời, Tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, Đèn sân vườn năng lượng mặt trời) và các giải pháp đã được thử nghiệm thực tế. Liên hệ với Queneng để được hỗ trợ thiết kế, bảng dữ liệu kỹ thuật và điều khoản bảo hành phù hợp với yêu cầu của đô thị bạn.

Tài liệu tham khảo và đọc thêm

• Battery University — nhiều bài viết khác nhau về hiệu suất và sạc pin, ví dụ như BU-808: Sạc pin Lithium-ion và các thảo luận về giảm công suất. https://batteryuniversity.com/ (truy cập ngày 02/01/2026).
• Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL) — nguồn tài nguyên nghiên cứu về lưu trữ năng lượng và quang điện. https://www.nrel.gov/research/energy-storage. (truy cập ngày 02/01/2026).
• IEEE Spectrum — các bài viết về hoạt động của pin lithium-ion ở nhiệt độ thấp. https://spectrum.ieee.org/why-lithiumion-batteries-struggle-in-the-cold (truy cập ngày 01/01/2026).
• Wikipedia — các trang thông tin kỹ thuật về các loại hóa chất pin: Pin axit chì, Pin lithium-ion, Pin lithium sắt photphat. https://en.wikipedia.org/wiki/Lead%E2%80%93acid_battery ; https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery ; https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_iron_phosphate_battery (truy cập ngày 02/01/2026).
• Bảng dữ liệu của nhà sản xuất và trang thông số kỹ thuật BMS — hãy tham khảo nhà cung cấp pin cụ thể để biết các đường cong giảm công suất ở nhiệt độ thấp đã được xác thực và giới hạn sạc (bắt buộc đối với các thông số kỹ thuật hợp đồng).