考慮動力電池梯次利用的多類型儲能系統關鍵技術與設備研發及應用

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考慮動力電池梯次利用的多類型儲能系統關鍵技術與設備研發及應用，儲能對於實現電網運營的安全可靠、經濟高效是不可或缺的。儲能技術尤其大規 模儲能技術可以有效實現需求側管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負荷，不僅可以提高電力設 備運行效率，降低供電成本，還能促進可再生能源的應用，提高系統運行穩定性、調整頻率、 補償負荷波動等。

目錄

項目背景

梯次利用電池的出力特性、倍率特性、可靠性等有別於目前使用的常規儲能電池 特性，各種特性隨使用時間的變化規律也不同於常規儲能電池。目前已有的電池儲能系統協調控制與能量管理方法未充分考慮梯次利用電池的健康狀態及其變化規律，如何實現梯 次利用電池與其他常規儲能電池的特性互補及協調控制與能量優化管理目前尚無經驗。

從電池儲能的角度看，過度的充電和放電都會對電池的壽命造成影響。因此監控 好儲能電池荷電狀態，在儲能電站內部合理的分配好總功率需求，並將電池的荷電狀態控制在一定範圍是很有必要的。針對梯次利用動力電池健康狀態差異大、容量衰減明顯的特 點，需結合梯次利用電池的特點，開展充放電功率控制，以減緩梯次利用電池的容量衰減， 延長使用時間。

在鋰離子儲能電池和梯次利用動力電池混合的多類型電池儲能電站中，如何進行 兩種類型電池儲能系統間的實時功率與存儲能量的優化分配是核心技術問題。目前缺少有關於鋰離子電池與梯次利用動力電池聯合的多類型儲能電站實時功率與存儲能量管理方面的技術，如何優化控制梯次利用電池儲能系統是亟待解決的關鍵問題。

成果簡介

電動汽車動力電池的退役潮來臨，大量退役動力電池的處理成為當前的一大難題，將其規模化應用於儲能系統是解決該問題的有效途徑，研究梯次儲能的經濟性對促進規模化應用具有重大現實意義。首先分析了梯次儲能系統的成本類型，並採用平準化成本模型分析了梯次儲能的成本敏感性參數。其次，分析了退役電池梯次利用現狀，探討了梯次利用關鍵技術發展趨勢；最後分析了梯次儲能規模化應用時分別在實現盈利和優於新電池情況下的邊界值，為梯次利用提供導向。

本項目包含了儲能、電化學、電氣工程、新能源等多個學科。項目開展了MWh級梯次利用電池儲能系統以及MW級鈦酸鋰電池儲能系統集成技術、考慮新能源功率預測與儲能工況的多類型儲能系統控制與能量管理等關鍵技術研究，取得了如下創新成果：

1、應用融合天氣預報信息的支持向量機光伏功率組合預測方法，實現了光伏功率的預測，預測誤差＜15%；提出了能給出功率不確定信息的新能源發電概率區間預測方法，並提高了點預測的精度。

2、提出了一種結合序列分布概率的儲能系統典型功率曲線提取方法，時域縱向偏差和頻域偏差小，曲線擬合度大於90%。

3、研製了MWh級大容量梯次利用電池儲能裝置，實現了風光儲的併網應用，可滿足系統不同時間尺度的出力需求。

4、研製了長壽命、高倍率、高安全、低成本的2MW/1MWh納米鈦酸鋰電池儲能系統，達到了持續4C倍率、瞬時6C倍率的技術要求。

5、提出了包含功率型鈦酸鋰電池、能量型梯次利用電池等多類型儲能電站的模糊智能控制方法。鈦酸鋰/梯次利用電池儲能、多類型儲能控制等核心成果達到了國際領先水平，已在國家風光儲輸示範工程等地應用，其中鈦酸鋰模組產品已出口至芬蘭、捷克等國，經濟和社會效益顯著。研究成果將在電力系統中具有廣闊的應用前景。

推廣應用前景與措施

未來隨着電池儲能系統應用場景的增加，以及儲能系統自身技術經濟性的提升，鈦酸鋰電池將會在電網輔助服務、緊急功率支撐等應用領域發揮重要作用並具有很大的推廣應用市場。同時，隨着國家大力發展電動汽車,退役下來的電動汽車電池將會不斷增加，電動汽車梯次利用也會有較大的推廣空間。多類型儲能系統是大規模電池儲能電站的一種形式之一,多類型儲能系統的控制與能量管理技術也會有一定的應用前景。因此，項目成果後續將通過技術轉讓、成果轉化等形式進行推廣應用。