考虑动力电池梯次利用的多类型储能系统关键技术与设备研发及应用

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考虑动力电池梯次利用的多类型储能系统关键技术与设备研发及应用，储能对于实现电网运营的安全可靠、经济高效是不可或缺的。储能技术尤其大规 模储能技术可以有效实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，不仅可以提高电力设 备运行效率，降低供电成本，还能促进可再生能源的应用，提高系统运行稳定性、调整频率、 补偿负荷波动等。

目录

项目背景

梯次利用电池的出力特性、倍率特性、可靠性等有别于目前使用的常规储能电池 特性，各种特性随使用时间的变化规律也不同于常规储能电池。目前已有的电池储能系统协调控制与能量管理方法未充分考虑梯次利用电池的健康状态及其变化规律，如何实现梯 次利用电池与其他常规储能电池的特性互补及协调控制与能量优化管理目前尚无经验。

从电池储能的角度看，过度的充电和放电都会对电池的寿命造成影响。因此监控 好储能电池荷电状态，在储能电站内部合理的分配好总功率需求，并将电池的荷电状态控制在一定范围是很有必要的。针对梯次利用动力电池健康状态差异大、容量衰减明显的特 点，需结合梯次利用电池的特点，开展充放电功率控制，以减缓梯次利用电池的容量衰减， 延长使用时间。

在锂离子储能电池和梯次利用动力电池混合的多类型电池储能电站中，如何进行 两种类型电池储能系统间的实时功率与存储能量的优化分配是核心技术问题。目前缺少有关于锂离子电池与梯次利用动力电池联合的多类型储能电站实时功率与存储能量管理方面的技术，如何优化控制梯次利用电池储能系统是亟待解决的关键问题。

成果简介

电动汽车动力电池的退役潮来临，大量退役动力电池的处理成为当前的一大难题，将其规模化应用于储能系统是解决该问题的有效途径，研究梯次储能的经济性对促进规模化应用具有重大现实意义。首先分析了梯次储能系统的成本类型，并采用平准化成本模型分析了梯次储能的成本敏感性参数。其次，分析了退役电池梯次利用现状，探讨了梯次利用关键技术发展趋势；最后分析了梯次储能规模化应用时分别在实现盈利和优于新电池情况下的边界值，为梯次利用提供导向。

本项目包含了储能、电化学、电气工程、新能源等多个学科。项目开展了MWh级梯次利用电池储能系统以及MW级钛酸锂电池储能系统集成技术、考虑新能源功率预测与储能工况的多类型储能系统控制与能量管理等关键技术研究，取得了如下创新成果：

1、应用融合天气预报信息的支持向量机光伏功率组合预测方法，实现了光伏功率的预测，预测误差＜15%；提出了能给出功率不确定信息的新能源发电概率区间预测方法，并提高了点预测的精度。

2、提出了一种结合序列分布概率的储能系统典型功率曲线提取方法，时域纵向偏差和频域偏差小，曲线拟合度大于90%。

3、研制了MWh级大容量梯次利用电池储能装置，实现了风光储的并网应用，可满足系统不同时间尺度的出力需求。

4、研制了长寿命、高倍率、高安全、低成本的2MW/1MWh纳米钛酸锂电池储能系统，达到了持续4C倍率、瞬时6C倍率的技术要求。

5、提出了包含功率型钛酸锂电池、能量型梯次利用电池等多类型储能电站的模糊智能控制方法。钛酸锂/梯次利用电池储能、多类型储能控制等核心成果达到了国际领先水平，已在国家风光储输示范工程等地应用，其中钛酸锂模组产品已出口至芬兰、捷克等国，经济和社会效益显著。研究成果将在电力系统中具有广阔的应用前景。

推广应用前景与措施

未来随着电池储能系统应用场景的增加，以及储能系统自身技术经济性的提升，钛酸锂电池将会在电网辅助服务、紧急功率支撑等应用领域发挥重要作用并具有很大的推广应用市场。同时，随着国家大力发展电动汽车,退役下来的电动汽车电池将会不断增加，电动汽车梯次利用也会有较大的推广空间。多类型储能系统是大规模电池储能电站的一种形式之一,多类型储能系统的控制与能量管理技术也会有一定的应用前景。因此，项目成果后续将通过技术转让、成果转化等形式进行推广应用。