中國儲能網訊：近日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布了電化學儲能行業(yè)創(chuàng)新與應用典型案例，旨在進一步推動行業(yè)安全、高質量發(fā)展，總結、交流并推廣成功經驗與有益做法，發(fā)揮典型引領作用。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)分簇重構技術”。相關案例集還將在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)分簇重構技術
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個微電網示范項目之一。電站于2019年6月并網運行，隨著運行年數(shù)的增加，電池模組電芯電壓一致性偏差合格率僅89.50%；電芯電壓偏差大導致充放電效率下降、電池健康度（SOH）降低，同時由于“木桶效應”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鍵指標，偏差過大會嚴重影響儲能電站的運行效率。
行業(yè)痛點深度解析
電化學儲能系統(tǒng)在長期充放電循環(huán)中，因電芯原材料批次差異、運行溫度梯度、電解液分布不均等原因，導致單體電芯性能衰減速率分化。這種分化引發(fā)“木桶效應”——當簇內最大電壓偏差超過50mV（國標GB/T 36276要求）時，高衰減電芯將限制整體充放電深度。據行業(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)據支撐
中廣核甘肅酒泉微電網項目建設20MW/40MWh儲能單元（2019年6月投運）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)一調度運行；在運行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%（標準要求≥95%），最大電壓偏差達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，無法應對大于5%的容量偏差；
② 未考慮電芯內阻、溫度等多維參數(shù)耦合效應；
③ 缺乏衰減趨勢預測能力，無法實現(xiàn)預防性干預。
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，開展Pack電芯級三維檢測、電壓掃描、內阻測試，采用交流阻抗法實現(xiàn)溫度映射。
根因聚類分析：
創(chuàng)新性技術實施：
(1) 動態(tài)分簇重構技術。
將電芯電壓一致的進行分簇分艙調整，以保證儲能效能，保護其余電芯使用壽命，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 → 部署于均衡運行艙段
C類（25<Score≤40）： 中度衰減 → 降功率10%運行
D類（Score>40）： 嚴重衰減 → 淘汰更換
重組執(zhí)行標準：
簇內電壓極差≤30mV（嚴于國標50mV）；
內阻離散度≤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移到另一個低電荷的電池上，從而使兩者達到平衡，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，開關電路由降壓升壓轉換器組成，高壓電池的電荷被泵入電感器，然后通過降壓升壓轉換器釋放到低壓電池中，即電荷只能從較高的電池單元轉移到較低的電池單元。通過這種技術策略，使電芯電壓保持一致性偏差有效縮小，達到國標要求，還可避免“木桶效應”引發(fā)的熱失控。
（3）電芯電壓一致性調節(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個不合格點進行分類調查論證。
由排列圖可知，電芯內阻占比79.76%，因此，小組成員對電芯內阻進行進一步調查論證。由分析可知，電芯內阻占比92.54%，因此，電芯內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%，并且電池電芯內阻最大數(shù)量為 19 個，為完成目標找到了橫向依據。只要吸收其先進經驗，通過小組成員的努力，具備達到目標值的能力。
③采用頭腦風暴的方法，從“人、機、料、法、環(huán)、測”（5M1E）六個方面對電池模組電芯內阻問題產生的原因進行分析，并繪制了因果圖。
④針對因果圖中分析的6條末端因素，制定了要因確認計劃表，逐條進行確認，找出主要原因。
通過分析，造成電芯內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。
⑤對策實施。
措施1：儲能電池模組電芯內阻大的Pack返廠對電池正負極焊點進行處理，降低內阻值，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進行充放電測試，確保不發(fā)生“木桶效應”，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數(shù)量進行了調查，從調查表和柱狀圖中可以看出，對策實施后，電池模組電芯改進率達到100%，達到了對策目標，對策有效。
三、關鍵點與創(chuàng)新點
1. 技術突破性創(chuàng)新
“預測—重組”：實現(xiàn)從“故障后維修”到“衰減前干預”的模式變革，響應速度提升20倍。
均衡技術：首創(chuàng)電壓—內阻—溫度—SOC四維協(xié)同控制算法，突破單一參數(shù)均衡局限。
2. 管理機制創(chuàng)新
電池數(shù)字護照系統(tǒng)：賦予每個電芯唯一ID，記錄全生命周期數(shù)據，實現(xiàn)精準健康管理。
雙閉環(huán)”運維體系：
硬件層：BMS—PCS—EMS聯(lián)動；
數(shù)據層：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.標準引領性貢獻
主導編制《儲能電站電池簇一致性評價規(guī)范》關鍵技術條款；
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”的強制要求。
四、經濟效益及推廣前景
五、團隊介紹
團隊成員共計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)務覆蓋儲能電站建設安裝、調試，研發(fā)，故障分析研判、數(shù)據分析、輸變電設備管理、運行維護等。
