中國儲能網(wǎng)訊：近日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布了電化學(xué)儲能行業(yè)創(chuàng)新與應(yīng)用典型案例，旨在進(jìn)一步推動行業(yè)安全、高質(zhì)量發(fā)展，總結(jié)、交流并推廣成功經(jīng)驗與有益做法，發(fā)揮典型引領(lǐng)作用。以下為第十八個典型案例——“儲能電池模組電芯電壓一致性主動均衡與動態(tài)分簇重構(gòu)技術(shù)”。相關(guān)案例集還將在2026年3月25日—27日舉辦的“第四屆中國儲能大會”上發(fā)布，敬請關(guān)注。
儲能電池模組電芯電壓一致性主動均衡與動態(tài)分簇重構(gòu)技術(shù)
中廣核（甘肅）新能源有限公司
一、典型案例簡介
中廣核酒泉微電網(wǎng)儲能電站是中廣核（甘肅）新能源有限公司下屬最早建成的儲能電站，是全國首批28個微電網(wǎng)示范項目之一。電站于2019年6月并網(wǎng)運(yùn)行，隨著運(yùn)行年數(shù)的增加，電池模組電芯電壓一致性偏差合格率僅89.50%；電芯電壓偏差大導(dǎo)致充放電效率下降、電池健康度（SOH）降低，同時由于“木桶效應(yīng)”出現(xiàn)電芯充不滿、放不空的狀態(tài)。電壓一致性是評估電池簇健康度的關(guān)鍵指標(biāo)，偏差過大會嚴(yán)重影響儲能電站的運(yùn)行效率。
行業(yè)痛點深度解析
電化學(xué)儲能系統(tǒng)在長期充放電循環(huán)中，因電芯原材料批次差異、運(yùn)行溫度梯度、電解液分布不均等原因，導(dǎo)致單體電芯性能衰減速率分化。這種分化引發(fā)“木桶效應(yīng)”——當(dāng)簇內(nèi)最大電壓偏差超過50mV（國標(biāo)GB/T 36276要求）時，高衰減電芯將限制整體充放電深度。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，電壓一致性合格率每降低1%，系統(tǒng)可用容量衰減0.8%~1.2%，度電成本上升0.6元/kWh。
項目實證數(shù)據(jù)支撐
中廣核甘肅酒泉微電網(wǎng)項目建設(shè)20MW/40MWh儲能單元（2019年6月投運(yùn)）采用分布式集裝箱式磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)，各箱式儲能系統(tǒng)單元接受EMS（能源管理系統(tǒng)）統(tǒng)一調(diào)度運(yùn)行；在運(yùn)行4年8個月后出現(xiàn)典型問題：2024年1月連續(xù)9天抽樣檢測（每日100個電池Pack）顯示，平均合格率僅89.50%（標(biāo)準(zhǔn)要求≥95%），最大電壓偏差達(dá)128mV（Pack編號B3-07-12）；系統(tǒng)有效容量從初始20MWh降至13.5MWh（降幅33.5%）；充放電效率由92.1%降至86.2%；電池健康度（SOH）年均衰減率從2.1%加速至3.8%。年發(fā)電收益減少107萬元（按甘肅峰谷電價0.56元/kWh計算）。傳統(tǒng)電池管理系統(tǒng)（BMS）被動均衡策略存在三大局限：
① 均衡電流僅50~200mA，無法應(yīng)對大于5%的容量偏差；
② 未考慮電芯內(nèi)阻、溫度等多維參數(shù)耦合效應(yīng)；
③ 缺乏衰減趨勢預(yù)測能力，無法實現(xiàn)預(yù)防性干預(yù)。
二、解決方案
1. 系統(tǒng)性診斷分析
電壓合格率89.5%，完成1960個Pack普查，鎖定327個偏差超標(biāo)，開展Pack電芯級三維檢測、電壓掃描、內(nèi)阻測試，采用交流阻抗法實現(xiàn)溫度映射。
根因聚類分析：
創(chuàng)新性技術(shù)實施：
(1) 動態(tài)分簇重構(gòu)技術(shù)。
將電芯電壓一致的進(jìn)行分簇分艙調(diào)整，以保證儲能效能，保護(hù)其余電芯使用壽命，其次建立電芯性能評估矩陣，按Score值將電芯劃分為四類集群：
A類（Score≤10）： 健康電芯 → 部署于高功率艙段
B類（10<Score≤25）： 輕度衰減 → 部署于均衡運(yùn)行艙段
C類（25<Score≤40）： 中度衰減 → 降功率10%運(yùn)行
D類（Score>40）： 嚴(yán)重衰減 → 淘汰更換
重組執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：
簇內(nèi)電壓極差≤30mV（嚴(yán)于國標(biāo)50mV）；
內(nèi)阻離散度≤5%；
溫度差異≤5℃。
(2) 主動均衡策略。
主動均衡策略，一個電池的多余電荷被轉(zhuǎn)移到另一個低電荷的電池上，從而使兩者達(dá)到平衡，這主要是利用電容器和電感器等電荷存儲元件來實現(xiàn)。在這種方法中，開關(guān)電路由降壓升壓轉(zhuǎn)換器組成，高壓電池的電荷被泵入電感器，然后通過降壓升壓轉(zhuǎn)換器釋放到低壓電池中，即電荷只能從較高的電池單元轉(zhuǎn)移到較低的電池單元。通過這種技術(shù)策略，使電芯電壓保持一致性偏差有效縮小，達(dá)到國標(biāo)要求，還可避免“木桶效應(yīng)”引發(fā)的熱失控。
（3）電芯電壓一致性調(diào)節(jié)。
①每日檢查100個電池pack。
②對活動前的儲能電池模組電芯電壓的84個不合格點進(jìn)行分類調(diào)查論證。
由排列圖可知，電芯內(nèi)阻占比79.76%，因此，小組成員對電芯內(nèi)阻進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查論證。由分析可知，電芯內(nèi)阻占比92.54%，因此，電芯內(nèi)阻是造成活動前的儲能電池模組電芯電壓一致性合格率低的主要癥結(jié)區(qū)域。儲能項目的電池模組電芯電壓一致性合格率為95.91%，大于 95.00%，并且電池電芯內(nèi)阻最大數(shù)量為 19 個，為完成目標(biāo)找到了橫向依據(jù)。只要吸收其先進(jìn)經(jīng)驗，通過小組成員的努力，具備達(dá)到目標(biāo)值的能力。
③采用頭腦風(fēng)暴的方法，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”（5M1E）六個方面對電池模組電芯內(nèi)阻問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并繪制了因果圖。
④針對因果圖中分析的6條末端因素，制定了要因確認(rèn)計劃表，逐條進(jìn)行確認(rèn)，找出主要原因。
通過分析，造成電芯內(nèi)阻大有以下兩個主要原因：一是電池極柱焊接阻值大。二是未建立儲能效能績效考核指標(biāo)。
⑤對策實施。
措施1：儲能電池模組電芯內(nèi)阻大的Pack返廠對電池正負(fù)極焊點進(jìn)行處理，降低內(nèi)阻值，使此電池模組與本簇其余電池包電壓在同一水平。
措施2：更換的電池模組需要對電芯SOC進(jìn)行充放電測試，確保不發(fā)生“木桶效應(yīng)”，并記錄電芯電壓與其他簇單節(jié)電壓的一致性偏差。
⑥效果驗證。實施后，小組對不同集裝箱電池模組改進(jìn)數(shù)量進(jìn)行了調(diào)查，從調(diào)查表和柱狀圖中可以看出，對策實施后，電池模組電芯改進(jìn)率達(dá)到100%，達(dá)到了對策目標(biāo)，對策有效。
三、關(guān)鍵點與創(chuàng)新點
1. 技術(shù)突破性創(chuàng)新
“預(yù)測—重組”：實現(xiàn)從“故障后維修”到“衰減前干預(yù)”的模式變革，響應(yīng)速度提升20倍。
均衡技術(shù)：首創(chuàng)電壓—內(nèi)阻—溫度—SOC四維協(xié)同控制算法，突破單一參數(shù)均衡局限。
2. 管理機(jī)制創(chuàng)新
電池數(shù)字護(hù)照系統(tǒng)：賦予每個電芯唯一ID，記錄全生命周期數(shù)據(jù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)健康管理。
雙閉環(huán)”運(yùn)維體系：
硬件層：BMS—PCS—EMS聯(lián)動；
數(shù)據(jù)層：實時采集+邊緣計算；
分析層：數(shù)字孿生引擎；
決策層：動態(tài)策略生成。
3.標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)性貢獻(xiàn)
主導(dǎo)編制《儲能電站電池簇一致性評價規(guī)范》關(guān)鍵技術(shù)條款；
定義電壓一致性合格率計算公式：
確立“月度全檢+偏差超限即重組”的強(qiáng)制要求。
四、經(jīng)濟(jì)效益及推廣前景
五、團(tuán)隊介紹
團(tuán)隊成員共計6名，其中工程師3名、安全管理人員1名、助理工程師1名，技能技師1名，業(yè)務(wù)覆蓋儲能電站建設(shè)安裝、調(diào)試，研發(fā)，故障分析研判、數(shù)據(jù)分析、輸變電設(shè)備管理、運(yùn)行維護(hù)等。
