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)汽車在世界范圍內(nèi)逐漸被推廣應(yīng)用。以電動(dòng)汽車為代表的新一代節(jié)能與環(huán)保汽車是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。作為電動(dòng)汽車核心部件之一的動(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)汽車上，就要從電動(dòng)汽車上退役[2]，即從汽車上的退役下來(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?！凹词菇?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)汽車的電池包，將其拆解至電芯，篩選重組成模組，電芯類型是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)汽車的電池包，拆解至電芯，篩選重組成模組，電芯類型是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)汽車退役電池包，電池類型為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)汽車退役電池包，電池類型為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。控制策略采用動(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)均衡性要求很嚴(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 用于汽車上，所采用的是適用于汽車的CAN 總線和汽車專用協(xié)議，而電力行業(yè)與汽車行業(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)不同類型的電池包，形成一種梯次利用的專用“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兀鴮?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)力電池類型各異，回收篩選工作量大，異構(gòu)兼容能夠有效解決類型各異的動(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）
