動(dòng)力電池梯次利用的異構(gòu)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)與實(shí)踐
林 武，史新民，蔣麗麗，朱佳偉
（安徽瑞賽克再生資源技術(shù)股份有限公司，安徽 蕪湖 241000）
本文引文信息：林武,史新民,蔣麗麗,朱佳偉.動(dòng)力電池梯次利用的異構(gòu)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].浙江電力,2020,39(05):41-49.
0 引言
隨著石油資源的緊張和電池技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)在世界范圍內(nèi)逐漸被推廣應(yīng)用。以電動(dòng)汽車(chē)為代表的新一代節(jié)能與環(huán)保汽車(chē)是汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。作為電動(dòng)汽車(chē)核心部件之一的動(dòng)力電池，也迎來(lái)了前所未有的高速發(fā)展期，但受當(dāng)前電池技術(shù)的制約，當(dāng)電池容量衰減至額定容量的80%以下時(shí)，動(dòng)力電池因容量不足不能保障電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力和續(xù)航能力要求，已不適合繼續(xù)應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上，就要從電動(dòng)汽車(chē)上退役[2]，即從汽車(chē)上的退役下來(lái)的電池，至少還有80%的容量，并不是“報(bào)廢”。根據(jù)專(zhuān)家預(yù)計(jì)，到2020 年動(dòng)力電池回收量接近25 GWh，整體市場(chǎng)規(guī)模將突破百億元[3]。因此，動(dòng)力電池的梯次利用市場(chǎng)將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，動(dòng)力電池梯次利用技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。
儲(chǔ)能系統(tǒng)正是目前業(yè)內(nèi)公認(rèn)的動(dòng)力電池梯次利用的重要出路[4]。美國(guó)SNL（Sandia 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）的研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電池的二次利用并沒(méi)有不可逾越的技術(shù)障礙，決定其實(shí)際應(yīng)用效果的關(guān)鍵要素是電池模組的標(biāo)準(zhǔn)化、重組電池模塊的人力成本、電池容量保持率狀態(tài)預(yù)測(cè)精度因素[5]。在中國(guó)，國(guó)家電網(wǎng)有限公司從2012 年開(kāi)始啟動(dòng)大容量梯次利用電池儲(chǔ)能技術(shù)研究[6]。
對(duì)于動(dòng)力性能要求不高的電力儲(chǔ)能場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，既可增加電池全壽命周期價(jià)值以降低電動(dòng)汽車(chē)成本，又可以減少電池原材料礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)和廢棄物總量。電力系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能有著巨大的需求，但受電池成本的制約，電力儲(chǔ)能應(yīng)用遲遲沒(méi)有進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行。但是，即將到來(lái)的大量動(dòng)力電池退役，給降低電力儲(chǔ)能的運(yùn)行成本帶來(lái)了希望。
一套儲(chǔ)能電站的容量少則千瓦時(shí)級(jí)，多則兆瓦時(shí)級(jí)，需要由成千上萬(wàn)節(jié)電芯串/并聯(lián)組成，對(duì)電池的一致性有著較高的要求，而退役動(dòng)力電池回收來(lái)源和使用狀態(tài)各異，難以保證電池參數(shù)都接近。“即使經(jīng)過(guò)千挑萬(wàn)選，仍無(wú)法避免在儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生離散”[7]。電池一致性成為電力儲(chǔ)能應(yīng)用的制約因素，而過(guò)多的篩選勢(shì)必增大應(yīng)用成本。如果有一種方法做到不篩選或少篩選，將會(huì)極大提高梯次利用的商業(yè)化價(jià)值。本文介紹的就是基于這種想法的一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目，其目的就是驗(yàn)證一種“異構(gòu)兼容”的方法，即通過(guò)控制手段來(lái)解決電池的不一致性問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)對(duì)退役動(dòng)力電池的最低成本應(yīng)用，為大規(guī)模退役動(dòng)力電池的應(yīng)用做好技術(shù)儲(chǔ)備。
1 儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)構(gòu)成
儲(chǔ)能電站由退役動(dòng)力電池、儲(chǔ)能PCS（變流器）、BMS（電池管理系統(tǒng)）、EMS（能源管理系統(tǒng)）等組成，為了體現(xiàn)儲(chǔ)能電站的異構(gòu)兼容特征，電站選用5 種不同類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、時(shí)期的退役動(dòng)力電池進(jìn)行儲(chǔ)能（為突出“異構(gòu)”特色，系統(tǒng)還選用一路退役的鉛酸蓄電池）。
為實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站的控制，需要電站中各設(shè)備間進(jìn)行有效的配合與數(shù)據(jù)通信，電站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分3 層，分別為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)控制層和數(shù)據(jù)調(diào)度層，系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用層主要是對(duì)PCS 和BMS 等數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與控制，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。PCS 是直流電池和交流電網(wǎng)連接的中間環(huán)節(jié)[8]，是系統(tǒng)能量傳遞和功率控制的中樞，PCS 采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)回路的PCS 都可獨(dú)立調(diào)節(jié)。系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)，PCS 以電流源形式注入電網(wǎng)，自鉗位跟蹤電網(wǎng)相位角度；系統(tǒng)離網(wǎng)時(shí)，以獨(dú)立電壓源方式運(yùn)行，輸出恒定電壓和頻率供負(fù)載使用，各回路主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2 所示。BMS 具備電池參數(shù)監(jiān)測(cè)（如總電流、單體電壓檢測(cè)等）、電池狀態(tài)估計(jì)和保護(hù)等；數(shù)據(jù)控制層嵌入了系統(tǒng)針對(duì)不同類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、時(shí)期的動(dòng)力電池控制策略，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)充放電功率均衡。數(shù)據(jù)監(jiān)控層即EMS，主要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和控制指令的發(fā)送、數(shù)據(jù)分析和事故追憶。
1.2 電池配置
1.2.1 電池配置表
本項(xiàng)目將5 種不同類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、時(shí)期的退役動(dòng)力電池分為5 個(gè)回路，每回路電池配置見(jiàn)表1。
圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?
圖2 各回路PCS 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
表1 各回路電池配置
1.2.2 電池選型
電站5 個(gè)回路的電池選擇如下：
（1）第1 回路：選擇2015 年退役電動(dòng)汽車(chē)的電池包，將其拆解至電芯，篩選重組成模組，電芯類(lèi)型是18650，標(biāo)稱電壓為3.6 V，標(biāo)稱容量為2.2 Ah；模組結(jié)構(gòu)25P3S，電池箱內(nèi)裝12個(gè)模組，電池組由9 個(gè)電池箱（共8 100 只電芯）串接構(gòu)成，模組及電池箱電氣連接如圖3 和4 所示。
圖3 第1 回路模組電氣連接
（2）第2 回路：選擇2015 年退役電動(dòng)汽車(chē)的電池包，拆解至電芯，篩選重組成模組，電芯類(lèi)型是26650，標(biāo)稱電壓為3.2 V，標(biāo)稱容量為2.7 Ah；模組結(jié)構(gòu)15P6S，電池箱內(nèi)裝6 個(gè)模組，電池組由11 個(gè)電池箱（共5 940 只電芯）串接構(gòu)成，模組及電池箱電氣連接如圖5 和6 所示。
（3）第3 回路：選擇汽車(chē)退役的鉛酸蓄電池，標(biāo)稱電壓為12 V，標(biāo)稱容量為60 Ah，該回路由36 個(gè)單體電池串接構(gòu)成，標(biāo)稱容量為60 Ah，出口電壓為432 V。
（4）第4 回路：選用2015 年某品牌Q22 系列電動(dòng)汽車(chē)退役電池包，電池類(lèi)型為26650，標(biāo)稱容量為126 Ah，標(biāo)稱電壓為320 V。
圖4 第1 回路電池箱電氣連接
圖5 第2 回路模組電氣連接
圖6 第2 回路電池箱電氣連接圖
（5）第5 回路：選用2015 年某品牌EQ1 電動(dòng)汽車(chē)退役電池包，電池類(lèi)型為18650，標(biāo)稱容量為92 Ah，標(biāo)稱電壓為350 V。
根據(jù)以上配置可知，電站各個(gè)回路電池的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、時(shí)期都不相同，其初衷是為了體現(xiàn)本儲(chǔ)能電站“異構(gòu)兼容”的特色。
1.2.3 電池檢測(cè)
梯次電池用恒流方式進(jìn)行余能檢測(cè)，首次充放電電流為0.2C[9]，若采用恒功率方式進(jìn)行余能檢測(cè)，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換充放電功率約為標(biāo)稱容量的0.25 倍。
電站5 個(gè)回路按照0.25 倍標(biāo)稱容量進(jìn)行恒功率充放電檢測(cè)余能容量，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，為了體現(xiàn)不同倍率下充放電的余能，又以標(biāo)稱容量的0.1 和0.2 倍率進(jìn)行DOD（放電深度）測(cè)試。
表2 中表述的充放電效率為交流側(cè)效率，容量保持率為本次測(cè)試放電電量與原標(biāo)稱電量的百分比，余能為按照0.25 倍標(biāo)稱容量進(jìn)行恒功率充放電測(cè)出容量值。
依據(jù)表2 的數(shù)據(jù)，對(duì)退役動(dòng)力電池的應(yīng)用得到了初步結(jié)論，5 個(gè)回路的容量保持率分別是35.2%，52.8%，14.6%，89.8%和83.4%；各回路容量在電站總?cè)萘克嫉陌俦壤謩e為17.7%，21.9%，2.6%，34.4%和23.4%。
1.3 電池一致性解決方案
一致性問(wèn)題解決方案是通過(guò)數(shù)據(jù)控制層中的“異構(gòu)兼容控制器”來(lái)實(shí)現(xiàn)的，是不同類(lèi)型電池構(gòu)成儲(chǔ)能電站的指揮官，是實(shí)現(xiàn)“異構(gòu)兼容”的關(guān)鍵。該控制器嵌入了針對(duì)不同回路的獨(dú)立控制策略，通過(guò)這些控制策略可以針對(duì)完全不同的電池分開(kāi)控制，但在儲(chǔ)能系統(tǒng)的外特性上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池控制的“異構(gòu)兼容”。
該控制器硬件以ARM9 處理器為核心，配置大容量的存儲(chǔ)器，擴(kuò)展了6 個(gè)通信接口，每個(gè)通信口對(duì)應(yīng)一個(gè)電池回路，將5 個(gè)回路從物理上分開(kāi)，在信息上合并，各回路單獨(dú)運(yùn)行，整體上協(xié)同一致?？刂破饔布唧w配置如圖7 所示。
異構(gòu)兼容控制器的操作系統(tǒng)采用支持實(shí)時(shí)多任務(wù)、多線程的嵌入式Linux 系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理執(zhí)行快速準(zhǔn)確，同時(shí)具備完善的網(wǎng)絡(luò)功能，兼容Modbus RTU，Modbus TCP，CAN 等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議?？刂撇呗圆捎脛?dòng)態(tài)庫(kù)動(dòng)態(tài)調(diào)用，添加、刪除控制策略可以直接在策略庫(kù)目錄下操作，修改策略也只需修改策略庫(kù)文件本身，不需要改動(dòng)本體程序，既保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，也增加了程序的靈活性。
表2 儲(chǔ)能電站梯次利用余能檢測(cè)數(shù)據(jù)
圖7 異構(gòu)兼容控制器硬件配置
本系統(tǒng)控制策略是將原本對(duì)均衡性要求很?chē)?yán)的直流母線集中式控制方式變更為對(duì)均衡性要求較弱的分散式交流母線集中控制方式，由原來(lái)的電壓均衡控制方式，改為功率均衡控制方式，對(duì)各組電池性能和品牌不作一致性的要求，分散式交流母線集中控制方式既可視為一個(gè)整體集中控制，又可分回路控制、分回路調(diào)節(jié)功率。
控制策略具體如下：
系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集當(dāng)前每組（i）的工作參數(shù)E（電流I、電壓V、功率P），再進(jìn)行均衡計(jì)算，計(jì)算出各組當(dāng)前的平均值Ev，根據(jù)各組與平均值Ev的差值（ΔEi）再返調(diào)節(jié)各組，大于Ev 的減少其給定值，小于Ev 的增加其給定值，使所有組逐次逼近Ev，從而使整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電均衡，使其發(fā)揮最佳性能。
針對(duì)不同品牌、不同結(jié)構(gòu)的電池可預(yù)先設(shè)置其控制“子程序”（以動(dòng)態(tài)庫(kù)形式），根據(jù)電站的不同電池配置，不同性能的電池組調(diào)用其相應(yīng)的“子程序”，使其成為一種智能“選擇”。
這樣僅對(duì)單組電池進(jìn)行篩選，只要求在組內(nèi)保持性能一致，無(wú)需整個(gè)系統(tǒng)保持一致，從而使整個(gè)儲(chǔ)能載體可以是不同類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、時(shí)期的退役動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)電池系統(tǒng)的兼容控制。具體流程如圖8 所示。
1.4 整包應(yīng)用解決方案
動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車(chē)上是以電池包總成部件出現(xiàn)的，對(duì)退役動(dòng)力電池的梯次利用有多種方法，對(duì)電池包進(jìn)行拆解、篩選、重組是常用方案，但篩選不僅工作量大，而且需要重新配置BMS，無(wú)形中給本來(lái)具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的“梯次電池”增加了大量的成本。
圖8 異構(gòu)兼容儲(chǔ)能電站控制流程
隨著制造技術(shù)和信息化技術(shù)的提高與普及，工業(yè)領(lǐng)域的零件材料成本大幅度下降，而人工成本大幅度上漲，減少對(duì)退役電池的篩選則是降低梯次利用成本的主要措施之一，其方案就是對(duì)退役電池包的整包應(yīng)用。
電池包退役時(shí)是以總成的形式，具有完整的充放電接口和BMS，只需測(cè)試其好壞，便是一套現(xiàn)成的電池系統(tǒng)，顯然電池包的整包利用是最經(jīng)濟(jì)的梯次利用方案。
原電池包的BMS 用于汽車(chē)上，所采用的是適用于汽車(chē)的CAN 總線和汽車(chē)專(zhuān)用協(xié)議，而電力行業(yè)與汽車(chē)行業(yè)所采用的通信總線不同，電力行業(yè)一般采用Modbus RTU 或IEC 103，IEC 104等協(xié)議，若要不拆解電池包直接用于電力儲(chǔ)能系統(tǒng)，就必須解決通信不兼容的問(wèn)題[10]。
為此需要專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)出一款通信橋接器，實(shí)現(xiàn)了原電池包BMS 的CAN 協(xié)議與電力系統(tǒng)專(zhuān)用協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。
橋接器是一個(gè)以微處理器為核心的“智能通信管理器”，設(shè)置5 個(gè)通信口：1 個(gè)CAN 接口，2 個(gè)RS485 接口，1 個(gè)LAN，1 個(gè)WIFI；CAN 接電池包，其他4 個(gè)可接儲(chǔ)能系統(tǒng)不同形式的通信接口。在軟件上可對(duì)電池包BMS 的信息進(jìn)行管理，可任意調(diào)整參數(shù)的數(shù)據(jù)域，可把不同電池包的不同數(shù)據(jù)域重新調(diào)整為完全相同的數(shù)據(jù)域，供儲(chǔ)能系統(tǒng)不同硬件接口的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化訪問(wèn)。形成一個(gè)虛擬的“橋”，這個(gè)“橋”一頭接電池包，另一頭接儲(chǔ)能系統(tǒng)，以解決通信硬件、軟件不兼容的問(wèn)題，為整包梯次利用建立數(shù)據(jù)通信。圖1 中第4 或5回路即是電池包橋接器的應(yīng)用框圖。
通信橋接管理器內(nèi)嵌Linux 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和多種通信規(guī)約，如：SC-1801，部頒CDT，IEC 101，IEC 103，IEC 104，Modbus RTU，Modbus TCP，DL/T 645—2007 等，采用動(dòng)態(tài)庫(kù)動(dòng)態(tài)調(diào)用。根據(jù)不同的PCS 調(diào)用不同的通信協(xié)議，這些協(xié)議可以任意組態(tài)，針對(duì)不同類(lèi)型的電池包，形成一種梯次利用的專(zhuān)用“橋接管理器”，完全利用電池原有的BMS，即可達(dá)到不拆解電池包而直接梯次利用的目的，幾乎沒(méi)有拆解與重組成本，更無(wú)需額外配置BMS。
2 儲(chǔ)能電站運(yùn)行實(shí)踐
2.1 充放電能力
動(dòng)力電池安全隱患本質(zhì)是電池?zé)崾Э?，而?duì)電池過(guò)充、快充、低溫充電等導(dǎo)致的析鋰是誘發(fā)電池?zé)崾Э氐闹饕騕11]。本電站儲(chǔ)能載體為不同類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、時(shí)期的退役動(dòng)力電池，通過(guò)控制充放電倍率，降低退役動(dòng)力電池內(nèi)部的熱失控風(fēng)險(xiǎn)，提高退役動(dòng)力電池應(yīng)用的安全性。結(jié)合表2及配合電站功率均衡的控制策略，將儲(chǔ)能電站各回路充放電功率分別設(shè)置為各回路標(biāo)稱容量0.1倍、0.1 倍、0.2 倍、0.25 倍、0.25 倍，目的是防止對(duì)退役動(dòng)力電池過(guò)充過(guò)放，測(cè)試工作環(huán)境為室溫。圖9—13 分別是各回路充放電電流及容量變化曲線。
圖9 第1 回路充放電電流及容量曲線
圖10 第2 回路充放電電流及容量曲線
圖11 第3 回路充放電電流及容量曲線
圖12 第4 回路充放電電流及容量曲線
圖13 第5 回路充放電電流及容量曲線
電站各回路按照恒功率的控制方式，各回路充放電的功率分別是6.4 kW，5.7 kW，5 kW，10 kW 和8 kW。在充放電過(guò)程中，各回路配置BMS 進(jìn)行保護(hù)，為了安全起見(jiàn)，電芯間壓差過(guò)大或過(guò)溫等情況下，BMS 將進(jìn)行保護(hù)，因此，各回路電池容量并沒(méi)有完全充滿或放空。各回路充放電設(shè)定的功率是恒定的，電壓則不斷變化，根據(jù)公式I=P/U，PCS 不斷地調(diào)節(jié)電流以達(dá)到恒功率充放電的目的。依照?qǐng)D9—13 可知，在初始和結(jié)束階段會(huì)以一個(gè)較小的電流進(jìn)行充放，起到激活和保護(hù)電池的作用；整個(gè)充放電過(guò)程中，各回路的退役電池不會(huì)出現(xiàn)“一充就飽，一放就了”的情況，放電功率不會(huì)隨電池的容量降低而下降。
2.2 運(yùn)行效果
電站從2017 年投入運(yùn)行至今，運(yùn)行基本穩(wěn)定，在電網(wǎng)用電谷時(shí)段，對(duì)儲(chǔ)能電站進(jìn)行充電，電網(wǎng)用電峰時(shí)段，儲(chǔ)能電站對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行放電，圖14 為典型代表日儲(chǔ)能電站削峰填谷運(yùn)行曲線，∑P 是5 個(gè)回路功率的累加，因電池容量的差異只能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大功率的輸入與輸出，表3 所示為典型代表日儲(chǔ)能電站削峰填谷運(yùn)行數(shù)據(jù)，是圖14 的說(shuō)明。結(jié)合圖14 和表3 數(shù)據(jù)，表4為典型代表日的儲(chǔ)能電站各回路實(shí)際充放電電量及效率。
圖14 典型代表日儲(chǔ)能電站削峰填谷運(yùn)行曲線
表3 典型代表日儲(chǔ)能電站削峰填谷運(yùn)行數(shù)據(jù)
表4 典型代表日儲(chǔ)能電站各回路實(shí)際充放電電量及效率
GB/T 36549—2018《電化學(xué)儲(chǔ)能電站運(yùn)行指標(biāo)及評(píng)價(jià)》規(guī)定，儲(chǔ)能單元充放電能量效率是衡量?jī)?chǔ)能電站能效指標(biāo)之一，依據(jù)表4 數(shù)據(jù)，磷酸鐵鋰的數(shù)據(jù)優(yōu)于三元鋰，鉛酸電池效果最差，第1和2 回路充放電效率在55%左右，其電芯生產(chǎn)日期為2010 年，早期動(dòng)力電池梯次利用價(jià)值不大，近幾年來(lái)我國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)步迅速，無(wú)論是性能還是能量密度都有了很大提升，也有效延長(zhǎng)了電池使用壽命。但目前已經(jīng)退役的動(dòng)力電池多為早期投入市場(chǎng)，這批電池使用能量密度低、性能穩(wěn)定性差，進(jìn)行梯次利用價(jià)值并不大，因此其充放電效率也在合理范圍之內(nèi)；第4 和5 回路充放電效率值比較為理想，主要由于現(xiàn)階段制造動(dòng)力電池工藝水平的進(jìn)步，電池能量密度、性能穩(wěn)定性都有所提升。
2.3 充放電切換時(shí)間
調(diào)度響應(yīng)成功率主要包含電站自動(dòng)化系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間及設(shè)備響應(yīng)時(shí)間，電站自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用Modbus TCP 通信協(xié)議傳輸，通信介質(zhì)為超6類(lèi)屏蔽雙絞線，通信響應(yīng)時(shí)間小于1 ms。檢測(cè)方式在每回路直流側(cè)增設(shè)電流分配器，對(duì)儲(chǔ)能變流器進(jìn)行等功率充放電切換，通過(guò)采集電流分配器電壓信號(hào)判斷儲(chǔ)能變流器充放電切換時(shí)間，充放電功率以5 kW 為一個(gè)遞增量，一般在80 ms 以內(nèi)，其數(shù)值在國(guó)標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)。第1 回路30 kW 充放電切換波形如圖15 所示。
2.4 電能質(zhì)量
電能質(zhì)量是評(píng)價(jià)某個(gè)電網(wǎng)或某個(gè)供電點(diǎn)電能質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要方法[12]。儲(chǔ)能電站運(yùn)行期間，利用電能質(zhì)量分析儀對(duì)儲(chǔ)能變流器交流側(cè)充放電時(shí)的電能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)為電流電壓的有效值、電流電壓峰值、諧波、不平衡等。經(jīng)實(shí)測(cè)，各回路充放電時(shí)的電能質(zhì)量均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)，儲(chǔ)能電站各回路25 kW 放電電能質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)（部分）見(jiàn)表5。
圖15 第1 回路30 kW 恒功率充放電切換波形
表5 儲(chǔ)能電站各回路25 kW 恒功率放電電能質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)（部分）
3 結(jié)論
儲(chǔ)能電站運(yùn)行效果評(píng)價(jià)包括充放電能力、能效水平和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)3 個(gè)方面[13]，其中，充放電能力評(píng)價(jià)包括儲(chǔ)能電站實(shí)際可充放電功率、實(shí)際可放電量以及儲(chǔ)能單元能量保持率指標(biāo)。經(jīng)過(guò)對(duì)電站各回路的充放電能力、運(yùn)行效果、切換時(shí)間和電能質(zhì)量的數(shù)據(jù)分析，得出以不同類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、時(shí)期的退役動(dòng)力電池為儲(chǔ)能載體的異構(gòu)兼容電站符合儲(chǔ)能電站的技術(shù)要求。
動(dòng)力電池梯次利用異構(gòu)兼容儲(chǔ)能電站已正式投運(yùn)，達(dá)到了對(duì)退役動(dòng)力電池梯次利用過(guò)程中的技術(shù)路線探索的目的，經(jīng)運(yùn)行情況分析，得到以下結(jié)論：
（1）退役動(dòng)力電池類(lèi)型各異，回收篩選工作量大，異構(gòu)兼容能夠有效解決類(lèi)型各異的動(dòng)力電池不兼容問(wèn)題。
（2）退役動(dòng)力電池整包利用是成本最低的一種方式，充分利用了原BMS 資源，又無(wú)需拆解電池包，既省時(shí)、省力，又減少工業(yè)固體廢物的排放，符合國(guó)家對(duì)工業(yè)固體廢棄物的政策導(dǎo)向要求。
隨著電力市場(chǎng)改革的深入推進(jìn)，儲(chǔ)能電站存在著多場(chǎng)景的復(fù)合運(yùn)行模式，可以為市場(chǎng)參與者提供調(diào)頻、調(diào)峰等輔助服務(wù)[14]。發(fā)展梯次利用動(dòng)力電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)具有高度的戰(zhàn)略意義和強(qiáng)烈的能源與環(huán)境訴求，同時(shí)也有著廣闊的市場(chǎng)前景[15-20]。退役動(dòng)力電池的梯次利用具備應(yīng)用潛能，異構(gòu)兼容、整包利用等理念的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)為退役動(dòng)力電池的梯次利用尋找新的應(yīng)用點(diǎn)，將不同類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、時(shí)期的退役動(dòng)力電池進(jìn)行梯次利用，應(yīng)用于電力儲(chǔ)能，既可實(shí)現(xiàn)能源調(diào)節(jié)，也為社會(huì)承擔(dān)起責(zé)任。
參考文獻(xiàn)：（略）
