中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，我國在先進(jìn)電力儲(chǔ)能領(lǐng)域取得重大突破——全球首座50MW/100MWh數(shù)字儲(chǔ)能電站在內(nèi)蒙古三峽烏蘭察布綠色電站順利通過驗(yàn)收，標(biāo)志著我國在規(guī)?；娀瘜W(xué)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng)用方面邁出關(guān)鍵一步。該電站作為“大規(guī)模先進(jìn)電力儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)研究與示范項(xiàng)目”的核心工程，不僅是目前全球容量最大的數(shù)字儲(chǔ)能電站，也以其動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（DRBN，Dynamic Reconfigurable Battery Network）和智能運(yùn)維系統(tǒng)，為行業(yè)提供了全新的技術(shù)路徑與運(yùn)行范式。
突破固定串并聯(lián)瓶頸，動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重塑儲(chǔ)能系統(tǒng)底層架構(gòu)
傳統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)因電池固定串并聯(lián)存在“木桶效應(yīng)”，任一電池性能衰減或故障將拖累整簇輸出，且一致性差異導(dǎo)致容量損失與安全風(fēng)險(xiǎn)。DRBN對(duì)電池模擬能量流進(jìn)行離散化和數(shù)字化處理，將電池模擬能量流“格式化”為“能量片”，將傳統(tǒng)的電池單體之間的硬性物理連接改變?yōu)槌绦蚩刂频娜嵝赃B接，從根本上解決電池固定串并聯(lián)的系統(tǒng)架構(gòu)與電池單體/模塊差異性之間的不匹配問題所引起的系統(tǒng)級(jí)短板效應(yīng)。DRBN通過引入“軟件定義能量”理念，將電池模組作為獨(dú)立可控節(jié)點(diǎn)，利用高頻電力電子開關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)重構(gòu)，動(dòng)態(tài)改變系統(tǒng)內(nèi)各電池接入和退出回路的時(shí)間，結(jié)合分層控制架構(gòu)，由底層數(shù)字能量網(wǎng)卡實(shí)時(shí)采集電池狀態(tài)數(shù)據(jù)和執(zhí)行控制指令、中層數(shù)字能量集線器實(shí)現(xiàn)區(qū)域管理控制、頂層數(shù)字能量交換機(jī)負(fù)責(zé)全局調(diào)度，形成“電池即節(jié)點(diǎn)、能量可尋址”的柔性系統(tǒng)。該技術(shù)路線以數(shù)字能量交換系統(tǒng)（DESS，Digital Energy Switching System）為核心裝置，通過智能算法屏蔽電池差異、隔離故障單元，實(shí)現(xiàn)充放電過程的動(dòng)態(tài)均衡與精準(zhǔn)管理。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)能顯著改善電池均衡性，有效提升電池電壓、溫度等各類性能指標(biāo)的一致性水平，快速精準(zhǔn)定位并隔離異常電池，從根本上突破了傳統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全與能效瓶頸，為規(guī)?；瘍?chǔ)能提供了高可靠性、長壽命的底層技術(shù)支撐。
圖1 DRBN技術(shù)原理示意圖
運(yùn)行數(shù)據(jù)彰顯技術(shù)成熟度，多項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于行業(yè)水平
自2024年6月并網(wǎng)以來，該數(shù)字儲(chǔ)能電站已穩(wěn)定運(yùn)行15個(gè)月。運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，電站累計(jì)充電量達(dá)1516.83萬千瓦時(shí)，放電量1390.32萬千瓦時(shí)，系統(tǒng)整體能量轉(zhuǎn)換效率平均值為91.03%，最高達(dá)92.26%，顯著高于國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋰離子儲(chǔ)能系統(tǒng)效率不低于83%的要求。
在經(jīng)濟(jì)性方面，該電站展現(xiàn)出優(yōu)異的調(diào)度響應(yīng)與利用能力。全年等效利用系數(shù)達(dá)22.18%，顯著高于2024年電源側(cè)儲(chǔ)能行業(yè)平均的16.14%。在參與電網(wǎng)調(diào)峰與電價(jià)套利中，電站實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益約810萬元，驗(yàn)證了數(shù)字儲(chǔ)能在實(shí)際運(yùn)行中具備良好的投資回報(bào)潛力。
圖2 數(shù)字儲(chǔ)能電站充放電功率
圖3 PCS交流側(cè)能量轉(zhuǎn)換效率
動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)“系統(tǒng)自愈”，一致性管理成效顯著
該電站核心技術(shù)為“動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”，通過高頻電力電子開關(guān)與智能控制算法，實(shí)現(xiàn)電池模組毫秒級(jí)動(dòng)態(tài)投切與路徑優(yōu)化，從根本上解決了傳統(tǒng)儲(chǔ)能因電池一致性差異導(dǎo)致的“木桶效應(yīng)”。
2024年至2025年運(yùn)行數(shù)據(jù)縱向?qū)Ρ蕊@示，系統(tǒng)在一致性管理方面進(jìn)步顯著：模組壓差平均值下降75%，最大值下降79%；充放電過程中單體最高溫度平均值降低17%，模組溫升平均值降低32%。電壓、溫度、SOC等關(guān)鍵一致性指標(biāo)評(píng)分全面提升，模組電流一致性得分更是從96.2提升至99.88，展現(xiàn)出卓越的均衡控制能力。
該技術(shù)還支持退役電池梯次利用，降低全生命周期成本，并在系統(tǒng)安全性方面實(shí)現(xiàn)“本質(zhì)安全”。運(yùn)行期間未發(fā)生任何過充、過放、過溫等異常事件，熱失控與內(nèi)短路風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)持續(xù)處于安全閾值內(nèi)。
智能運(yùn)維平臺(tái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)警，故障定位準(zhǔn)確率超99%
項(xiàng)目構(gòu)建了融合邊緣計(jì)算與云端智能的數(shù)字儲(chǔ)能運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能系統(tǒng)全生命周期精準(zhǔn)監(jiān)控。平臺(tái)通過邊緣節(jié)點(diǎn)對(duì)電池電壓、溫度等參數(shù)進(jìn)行毫秒級(jí)監(jiān)測，云端構(gòu)建數(shù)據(jù)湖與算法倉，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)高效處理。
基于多維特征與智能模型，平臺(tái)建立了覆蓋熱失控、內(nèi)短路等故障的早期預(yù)警體系，可提前數(shù)小時(shí)至數(shù)天識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)。通過拓?fù)涓兄收纤菰?，能精?zhǔn)定位至故障模組乃至單體電芯，實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)告警到元件定位的跨越，定位準(zhǔn)確率超99%。
該平臺(tái)完成了運(yùn)維流程數(shù)字化重構(gòu)，支持遠(yuǎn)程預(yù)警接收、診斷處置，形成閉環(huán)管理。這一實(shí)踐為大規(guī)模儲(chǔ)能電站的無人化值守與預(yù)測性維護(hù)提供了可靠技術(shù)范本，顯著提升運(yùn)維效率與系統(tǒng)可靠性。
圖10 數(shù)字儲(chǔ)能系統(tǒng)智能運(yùn)維平臺(tái)大屏
驗(yàn)收結(jié)論：具備規(guī)模化推廣條件，為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐
項(xiàng)目驗(yàn)收專家認(rèn)為，該示范工程成功驗(yàn)證了數(shù)字儲(chǔ)能技術(shù)在安全性、能效與經(jīng)濟(jì)性方面的綜合優(yōu)勢，其動(dòng)態(tài)可重構(gòu)架構(gòu)與智能運(yùn)維系統(tǒng)為大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用提供了新的解決方案。特別是在提升電網(wǎng)對(duì)新能源消納能力、增強(qiáng)系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)性能方面，展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。
目前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已著手推進(jìn)該數(shù)字儲(chǔ)能技術(shù)的轉(zhuǎn)化與推廣。隨著更多項(xiàng)目落地，這項(xiàng)源自中國的原創(chuàng)技術(shù)有望成為推動(dòng)全球能源綠色轉(zhuǎn)型、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐力量。
