近日，中国电力企业联合会发布了电化学储能行业创新与应用典型案例，旨在进一步推动行业安全、高质量发展，总结、交流并推广成功经验与有益做法，发挥典型引领作用。以下为第十八个典型案例——“储能电池模组电芯电压一致性主动均衡与动态分簇重构技术”。相关案例集还将在2026年3月25日—27日举办的“第四届中国储能大会”上发布，敬请关注。

储能电池模组电芯电压一致性主动均衡与动态分簇重构技术

中广核（甘肃）新能源有限公司

一、典型案例简介

中广核酒泉微电网储能电站是中广核（甘肃）新能源有限公司下属最早建成的储能电站，是全国首批28个微电网示范项目之一。电站于2019年6月并网运行，随着运行年数的增加，电池模组电芯电压一致性偏差合格率仅89.50%；电芯电压偏差大导致充放电效率下降、电池健康度（SOH）降低，同时由于“木桶效应”出现电芯充不满、放不空的状态。电压一致性是评估电池簇健康度的关键指标，偏差过大会严重影响储能电站的运行效率。

行业痛点深度解析

电化学储能系统在长期充放电循环中，因电芯原材料批次差异、运行温度梯度、电解液分布不均等原因，导致单体电芯性能衰减速率分化。这种分化引发“木桶效应”——当簇内最大电压偏差超过50mV（国标GB/T 36276要求）时，高衰减电芯将限制整体充放电深度。据行业统计，电压一致性合格率每降低1%，系统可用容量衰减0.8%~1.2%，度电成本上升0.6元/kWh。

项目实证数据支撑

中广核甘肃酒泉微电网项目建设20MW/40MWh储能单元（2019年6月投运）采用分布式集装箱式磷酸铁锂电池储能系统，各箱式储能系统单元接受EMS（能源管理系统）统一调度运行；在运行4年8个月后出现典型问题：2024年1月连续9天抽样检测（每日100个电池Pack）显示，平均合格率仅89.50%（标准要求≥95%），最大电压偏差达128mV（Pack编号B3-07-12）；系统有效容量从初始20MWh降至13.5MWh（降幅33.5%）；充放电效率由92.1%降至86.2%；电池健康度（SOH）年均衰减率从2.1%加速至3.8%。年发电收益减少107万元（按甘肃峰谷电价0.56元/kWh计算）。传统电池管理系统（BMS）被动均衡策略存在三大局限：

① 均衡电流仅50~200mA，无法应对大于5%的容量偏差；

② 未考虑电芯内阻、温度等多维参数耦合效应；

③ 缺乏衰减趋势预测能力，无法实现预防性干预。

二、解决方案

1. 系统性诊断分析

电压合格率89.5%，完成1960个Pack普查，锁定327个偏差超标，开展Pack电芯级三维检测、电压扫描、内阻测试，采用交流阻抗法实现温度映射。

根因聚类分析：

创新性技术实施：

(1) 动态分簇重构技术。

将电芯电压一致的进行分簇分舱调整，以保证储能效能，保护其余电芯使用寿命，其次建立电芯性能评估矩阵，按Score值将电芯划分为四类集群：

A类（Score≤10）： 健康电芯 → 部署于高功率舱段

B类（10

C类（25

D类（Score>40）： 严重衰减 → 淘汰更换

重组执行标准：

簇内电压极差≤30mV（严于国标50mV）；

内阻离散度≤5%；

温度差异≤5℃。

(2) 主动均衡策略。

主动均衡策略，一个电池的多余电荷被转移到另一个低电荷的电池上，从而使两者达到平衡，这主要是利用电容器和电感器等电荷存储元件来实现。在这种方法中，开关电路由降压升压转换器组成，高压电池的电荷被泵入电感器，然后通过降压升压转换器释放到低压电池中，即电荷只能从较高的电池单元转移到较低的电池单元。通过这种技术策略，使电芯电压保持一致性偏差有效缩小，达到国标要求，还可避免“木桶效应”引发的热失控。

（3）电芯电压一致性调节。

①每日检查100个电池pack。

②对活动前的储能电池模组电芯电压的84个不合格点进行分类调查论证。

由排列图可知，电芯内阻占比79.76%，因此，小组成员对电芯内阻进行进一步调查论证。由分析可知，电芯内阻占比92.54%，因此，电芯内阻是造成活动前的储能电池模组电芯电压一致性合格率低的主要症结区域。储能项目的电池模组电芯电压一致性合格率为95.91%，大于 95.00%，并且电池电芯内阻最大数量为 19 个，为完成目标找到了横向依据。只要吸收其先进经验，通过小组成员的努力，具备达到目标值的能力。

③采用头脑风暴的方法，从“人、机、料、法、环、测”（5M1E）六个方面对电池模组电芯内阻问题产生的原因进行分析，并绘制了因果图。

④针对因果图中分析的6条末端因素，制定了要因确认计划表，逐条进行确认，找出主要原因。

通过分析，造成电芯内阻大有以下两个主要原因：一是电池极柱焊接阻值大。二是未建立储能效能绩效考核指标。

⑤对策实施。

措施1：储能电池模组电芯内阻大的Pack返厂对电池正负极焊点进行处理，降低内阻值，使此电池模组与本簇其余电池包电压在同一水平。

措施2：更换的电池模组需要对电芯SOC进行充放电测试，确保不发生“木桶效应”，并记录电芯电压与其他簇单节电压的一致性偏差。

⑥效果验证。实施后，小组对不同集装箱电池模组改进数量进行了调查，从调查表和柱状图中可以看出，对策实施后，电池模组电芯改进率达到100%，达到了对策目标，对策有效。

三、关键点与创新点

1. 技术突破性创新

“预测—重组”：实现从“故障后维修”到“衰减前干预”的模式变革，响应速度提升20倍。

均衡技术：首创电压—内阻—温度—SOC四维协同控制算法，突破单一参数均衡局限。

2. 管理机制创新

电池数字护照系统：赋予每个电芯唯一ID，记录全生命周期数据，实现精准健康管理。

双闭环”运维体系：

硬件层：BMS—PCS—EMS联动；

数据层：实时采集+边缘计算；

分析层：数字孪生引擎；

决策层：动态策略生成。

3.标准引领性贡献

主导编制《储能电站电池簇一致性评价规范》关键技术条款；

定义电压一致性合格率计算公式：

确立“月度全检+偏差超限即重组”的强制要求。

四、经济效益及推广前景

五、团队介绍

团队成员共计6名，其中工程师3名、安全管理人员1名、助理工程师1名，技能技师1名，业务覆盖储能电站建设安装、调试，研发，故障分析研判、数据分析、输变电设备管理、运行维护等。