SSB蓄电池储能电站电池组温度均衡控制策略
SSB蓄电池储能电站电池组温度均衡控制策略
储能电池舱能量密度升高使热管理耗能增加，电芯间温差也因不均匀送风而拉大。为实现低能耗、低温差，本文提出基于 EMS 计划曲线的热管理控制策略，根据电芯工作态或静置态对空调集中控制。实验表明，电芯本征不一致等因素会影响电芯温差，而该策略在相同充放电功率下，可使电池堆的电芯温差分别降低 0.9℃和 1.4℃，同时空调日总耗能降低 62%。该研究为储能电站电池组温度均衡控制提供了有效依据，有助于提高储能系统的可靠性和经济性。
关键词：储能电站、电池组、温度均衡控制、热管理策略、能耗温差
一、引言
随着能源转型的加速推进，储能电站在电力系统中的作用愈发凸显，其能够有效调节电能供需、提升电网稳定性等。而电池组作为储能电站的核心部件，其性能和寿命直接关系到整个储能系统的可靠运行。在实际应用中，储能电池舱的能量密度不断升高，这虽然在一定程度上提升了储能能力，但也带来了热管理耗能增加等诸多问题。与此同时，不均匀的送风情况致使电芯间温差被拉大，进一步影响电池组的正常工作。因此，如何实现有效的温度均衡控制，保障电池组在适宜温度环境下运行，成为当下储能电站领域亟待解决的关键问题，也凸显出本研究的重要性与必要性。
二、储能电池组温度不均衡现状及影响因素分析
近年来，储能电站规模不断扩大，储能电池舱能量密度随之升高，这使得热管理面临更大挑战。一方面，较高的能量密度意味着单位空间内热量积聚更为迅速，热量散发难度增大，进而导致热管理耗能节节攀升。另一方面，在实际的通风系统运行中，常常出现不均匀送风的状况，使得不同位置的电芯所处的散热环境差异明显，电芯间温差由此被不断拉大，部分区域电芯可能因温度过高或过低而出现性能衰减、寿命缩短等问题。
此外，电芯本征不一致也是影响电芯温差的关键因素。即使处于相同的外部环境，不同电芯由于生产工艺、材料特性等方面存在细微差别，其内阻、散热性能等不尽相同，在充放电过程中产生的热量以及热量传导情况各异，最终也会造成电芯间出现温差，影响整个电池组的稳定运行与工作效率。
三、基于 EMS 计划曲线的热管理控制策略
鉴于储能电池组存在温度不均衡的状况，且为达成低能耗、低温差的目标，本文创新性地提出了基于 EMS（能量管理系统）计划曲线的热管理控制策略。
该策略的核心要点在于深度挖掘 EMS 计划曲线中所包含的电芯运行状态信息，并借此实现对空调运行的精准把控。EMS 计划曲线具备清晰展示电芯处于工作态或是静置态的功能，而在这两种不同状态下，电芯的产热特性以及散热需求有着明显区别。
当电芯处于工作态时，其产热量会大幅增加，此时参照计划曲线所提供的详细信息，针对性地对空调进行制冷或制热调节，保障产生的热量能够被及时疏散，从而让电芯维持在适宜的温度区间。而当电芯处于静置态时，由于热量产生相对较少，便相应地合理调整空调运行功率，防止出现过度制冷或制热的情况，避免能源的无端浪费。
通过这种依据电芯状态来集中控制空调的方式，不但能够切实有效地缩小电芯间的温差，还可显著降低空调的日总耗能，进而让整个电池组的温度管理变得更为科学、高效，为储能电池组的稳定运行筑牢基础。
四、实验验证
为切实验证基于 EMS 计划曲线的热管理控制策略的有效性，我们精心开展了一系列针对性的实验研究。
在实验对象的选取上，特意挑选了极具代表性的储能电池舱，其内部配备有多组电池模组，这些模组涵盖了各式各样不同规格与性能的电芯，高度模拟了实际储能电站运行中的典型应用场景，以此确保实验结果能够贴合真实的应用状况。
对于实验环境的设置，我们秉持着严谨的态度，严格把控外界各类干扰因素，无论是环境温度、湿度，还是通风条件等，都进行了细致的限定与监测，最大程度地保障实验数据具备精准性与可靠性，为后续科学分析提供坚实基础。
实验过程中，我们设定了多个不同的充放电功率水平，旨在全面且深入地考察所提策略在多种复杂工况下的实际表现。通过将传统温度控制方式与基于 EMS 计划曲线的热管理控制策略进行对比分析，系统收集并详细梳理了相关实验数据。
实验结果清晰呈现，在相同的充放电功率条件下，传统方式作用下电池堆的电芯温差颇为显著，然而在应用了基于 EMS 计划曲线的热管理控制策略后，电芯温差分别降低了 0.9℃和 1.4℃，这一显著变化充分彰显出该策略在均衡电芯温度方面所发挥的突出作用。与此同时，我们对空调耗能情况展开了密切监测，惊喜地发现运用此策略后，空调的日总耗能足足降低了 62%。这意味着该策略不仅能够达成良好的温度控制效果，使电芯温度维持在适宜且均衡的状态，还在热管理环节极大地削减了能源消耗，成功实现了低能耗、低温差的预期目标，强有力地证明了其在储能电站电池组温度均衡控制中所具备的可行性与优越性。
五、策略优势与意义
5.1对比其他温度控制策略的优势所在
相较于传统的被动式温度控制策略，基于 EMS 计划曲线的热管理控制策略有着明显优势。被动式策略往往只能依靠一些固定的散热结构或简单的导热方式来调节温度，难以根据电芯实时状态灵活调整，致使温度均衡效果有限且能耗控制不佳。而本策略借助 EMS 计划曲线，精准把握电芯工作和静置状态，动态调控空调，实现了更精准的温度管控，能更有效地缩小电芯温差。
再看与主动式策略的对比，主动式策略虽具备主动调节热量分配的能力，可其需要配备高昂的设备，并且整个系统复杂繁琐，无论是前期的搭建成本还是后续的维护成本都颇高。反观本策略，它是基于现有的空调系统进行优化控制，在确保实现良好温度均衡效果的同时，极大地降低了成本，而且操作简便、易于实施，后续的维护工作也相对轻松。
5.2对储能电站电池组温度均衡控制的实际意义
将该策略应用于储能电站电池组中，有着重要的实际意义。它能够保障电池组内各个电芯都处在相对适宜且均衡的温度环境之下，有效规避因温度过高或过低而导致的电芯性能下滑、使用寿命缩短等诸多问题，从而延长电池组整体的使用年限，减少因频繁更换电池组带来的成本支出，为储能电站的稳定运营提供有力支撑。
5.3在提高储能系统可靠性和经济性方面的作用
稳定的温度控制是储能系统稳定运行的关键所在，该策略通过维持适宜温度，大大降低了故障发生的概率，有力地提升了储能系统的可靠性。与此同时，它在降低空调耗能以及削减电池组维护成本等多个方面都发挥了积极作用，全方位地提高了储能系统的经济性，有助于储能电站在能源领域中更好地履行其重要职能，实现可持续发展。
六、结论与展望
通过本次研究，提出的基于 EMS 计划曲线的热管理控制策略经实验验证，在储能电站电池组温度均衡控制方面成效显著，能有效降低电芯温差，同时减少空调日总耗能，兼具科学性与实用性，为解决电池组温度不均衡问题提供了可靠的思路与方法。
未来可进一步探索该策略在不同类型、不同规模储能电站中的普适性，优化 EMS 计划曲线的精准度，使其能应对更为复杂多变的工况。此外，还可结合新兴的智能温控技术、新材料等，不断完善电池组温度均衡控制体系，推动储能电站朝着更高效、稳定、经济的方向持续发展。