储能锂电池运行状态综合评估指标研究.docx

储能锂电池运行状态综合评估指标争论

陈豪;刁嘉;白恺;高飞;马步云;李娜

【摘要】随着锂电池储能技术不断完善,国内外锂电池储能电站不断增多,储能锂电池运行状况越来越受到重视.以运行数据为根底,结合理论分析,争论了电池电压极差、电池电压标准差系数、电池温度极差、SOE极差、功率-SOE相关度、运行充放电效率等储能锂电池运行状态评估指标,并依据指标之间的内在联系,对评估指标体系

进展了综合评价.争论结果说明,上述指标能有效评估储能锂电池运行状态,对于准时觉察电池故障,合理安排电池检修维护具有指导意义.

【期刊名称】《中国电力》

【年(卷),期】2023(049)005

【总页数】8页(P149-156)

【关键词】储能;锂电池;运行状态;评估指标;极差;标准差系数;SOE;充放电效率

【作者】陈豪;刁嘉;白恺;高飞;马步云;李娜

【作者单位】华北电力科学争论院有限责任公司,北京100045;国网源张家口风光储示范电站,河北张家口075000;华北电力科学争论院有限责任公司,北京100045;中国电力科学争论院,北京100192;国网源张家口风光储示范电站,河北张家口075000;华北电力科学争论院有限责任公司,北京100045

【正文语种】中文

【中图分类】TM715

截至2023年12月底，中国有60多个运行、在建及规划的储能工程［1-2］，其

中张北储能电站、宝清储能电站是国内应用锂电池储能技术的代表工程［3-4］。储能锂电池作为核心设备，评估其运行状态对于把握储能电站运行状况、提高储能设备牢靠性具有重要意义。

目前，国内外评估锂电池状态的方法主要是通过分析电压、容量、内阻、SOC等静态参数进展争论［5-6］。IEEE标准［7］中规定了用于紧急后备电源储能系统的充放电倍率、充放电效率、寿命、自放电率等性能评估指标，但评估的数据来源是试验数据，目的是对电化学、机械、电磁、热等不同储能形式在后备电源应用领域的适用性进展评价，而不是对储能设备的运行状态进展评估。

本论文通过分析温度、电压、电流、功率、电量、SOE等运行参数，提出了储能锂电池运行状态评估指标，并对指标体系进展了综合评价。争论结果说明，该指标体系能有效评估储能锂电池老化和故障状况。

电池电压极差

电池电压极差是指同一电池组串中最大电池电压和最小电池电压的差值，该指标用于计算电池组串中最大电压差异，能直观反映电压最大或最小单体电池的性能

［8］。

号储能单元6组电池组串电池电压极差曲线如图1所示，可以看出6号组串电

压极差曲线与其他组串的变化明显不同。在对 6号组串电池电压数据分析后觉察，该组串15号电池电压曲线存在特别，特别的15号、正常的204号电池电压曲线如图2所示。从图2中可以看出，15号电池电压曲线与204号电池的相差很大。另外，比较15号电池电压与6号组串电压极差的波动状况会觉察，当15号电池

电压消灭较大波动时，组串电池电压极差也消灭较大波动，如C时刻，说明6号组串电池电压极差主要受15号电池电压影响。测试后觉察15号电池容量已缺乏80%，电池性能严峻衰退。

电池电压标准差系数

标准差系数又称离散系数，是从相对角度反映大量同类参数离散程度的数学指标。锂电池组串是由大量电池串并联组成，可以通过分析电池电压、容量、内阻等参数的标准差系数，对组串的全都性进展评估，电池电压标准差系数为

式中：uδ为电池电压标准差系数；δu为电池电压标准差；u为电池电压平均值；ui为第i只电池电压；n为电池组串电池只数。

由于储能用电池组串的串联电池一般为200～300只，当存在性能劣化的单体电池时，偏差大的单只电池电压的影响会漂浮在电池电压标准差系数的计算中。只有当电池组串整体性能劣化时，其电池电压标准差系数才会明显增大，且波形会随着运行电流的变化而变化猛烈。因此，当电池电压标准差系数明显增大时，即便该组串中没有性能明显降低的电池，也能确定该电池组串全都性发生了变化，这种全都性的变化会对电池组串寿命产生很大的影响［9］。

同时，依据文献［10］的争论成果，电池电压标准差应符合正态概率分布，可以计算电池组串电池电压的均值、方差，方差计算如式〔2〕所示。由于正态概率分布听从“3σ”法则［11］，可以通过计算电压超出范围的电池个数，确定全都性变化电池组串性能劣化的程度。

式中：σ为电池电压方差；ui为第i只电池电压；为电池电压平均值；n为电池只数。

号储能单元6组电池组串的电池电压标准差系数曲线如图3所示，可以看出1号电池组串的电池电压极差标准差系数曲线明显较其他电池组串的变化猛烈，特别

的1号、正常的2号电池组串的电池电压标