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在鋰電池成為手機電池的常見選擇時，曾經(jīng)有很多人擔心鋰電池也像鎳鎘電池一樣會有記憶效應，如果不充滿電，就會在電池內(nèi)留下痕跡，導致降低電池容量。直到后來才被科普了鋰電池電量保持在20%-90%更合適。

鋰電池雖然沒有“記憶效應”的束縛，但是當眾多電池包放在一起的時候，也有容量苦惱，這種苦惱來自于“短板效應”。

在黑科技視頻欄目《比特與瓦特》最新一期中，華為數(shù)字能源高級專家佘宏武博士將重點介紹什么是儲能電池的短板效應？同時，將分享華為數(shù)字能源應對短板效應的解決方案。正是這一解決方案完美支撐了華為在沙特“紅海新城”1.3GWh微網(wǎng)儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，讓這一全球最大微網(wǎng)儲能項目能夠為近百萬人口的整座城市提供源源不斷的電能。

短板效應來自于電池的不一致性

通常所說“短板效應”也即“木桶效應”：一只由木板箍起來的木桶，當木板的長度不一致時，顯然最短的木板的長度決定了這只木桶的容量。儲能電站也有類似的困擾。

儲能電站是由成百上千個單體電池組成，這些電池通過排列集成模組，經(jīng)連接構(gòu)成電池簇，多個電池簇與變流器等設備組成一個個電池艙，也就是我們常常看見的“大柜子”。

是不是只要儲能電池越多，儲能電站的規(guī)模和實際容量就越大呢？答案卻是，不一定。正是因為電池多，因各種原因電池容量降低的概率也會增加，同時帶來儲能電站容量衰減。

其中一個容量衰減的原因是由單體電池的不一致性造成的。佘宏武說：“鋰離子電池通過串聯(lián)與并聯(lián)組成電池包、電池簇以及儲能系統(tǒng)。但是鋰離子電池的不一致性容易造成串并聯(lián)失配，從而帶來影響儲能系統(tǒng)的可用容量。”

即使是出廠時一致性非常好的電池，在儲能系統(tǒng)的運行應用中，由于具體環(huán)境不同，電池也很難保持高度的一致性。在這其中“溫度”是一個重要的誘因。儲能電池對溫度特別敏感，盡管各種儲能系統(tǒng)中都配置了熱管控環(huán)節(jié)，但如果管理不善，將導致各電池衰減的不一致，這種不一致性帶來的串并聯(lián)失配就可能使得系統(tǒng)容量因此出現(xiàn)指數(shù)級的衰減。電站規(guī)模越大，出現(xiàn)串并聯(lián)失配的概率也就增加，并進而影響電池壽命和電站總?cè)萘俊?br />
傳統(tǒng)儲能電站容量衰減，除了電池不一致性所帶來的串并聯(lián)失配，還有一項是根源于傳統(tǒng)集中式的技術(shù)特點——“集中工作”模式。當電池包被簡單串聯(lián)成一個電池簇后，電流強制相等，當任何一個電池包充滿或放完時，整個電池簇將停止充電或放電，這就是電池串聯(lián)失配的影響。同理，當多個電池簇簡單并聯(lián)后，各電池簇電壓被強制拉齊。充電時，只要有一個電池簇充滿，并聯(lián)的全部電池簇都要停止充電。當放電時，只要有一個電池單體已經(jīng)放空，那么并聯(lián)的其他電池簇都要停止放電。

佘宏武說：“這就會導致整個儲能系統(tǒng)的可用容量由容量最小的電池包決定。”短板效應由此產(chǎn)生：系統(tǒng)的容量取決于更小容量的電池的堆疊，整體壽命也取決于壽命最短的電池。

串并聯(lián)失配所帶來的容量失配問題非常嚴重，一些已經(jīng)投運的儲能系統(tǒng)首年容量損失就超過15%，實際放電量也遠遠低于標準容量。

華為黑科技：

讓紅海新城1.3GWh儲能系統(tǒng)更高效

紅海新城1.3GWh儲能系統(tǒng)有多少電池呢？國際能源網(wǎng)查閱資料得知，紅海新城儲能系統(tǒng)使用的是華為智能組串式儲能解決方案，這一方案使用20尺標準集裝箱，額定容量2064千瓦時，2064千瓦時分解成六個電池簇，每個電池簇再繼續(xù)分成21個電池包。依此計算，紅海新城這一儲能系統(tǒng)有近8萬只電池。

要同時控制近8萬只電池都能充分發(fā)揮作用，充分發(fā)揮電芯性能，并保障系統(tǒng)安全，這就需要華為獨特的黑科技上場了。

華為智能組串式儲能解決方案首先從結(jié)構(gòu)上入手，提出了與傳統(tǒng)方案不同的處理方式：采用模塊化設計，單電池包如果發(fā)生故障，不影響其它電池包的使用；單電池簇故障，也不影響其它電池簇的使用。這些措施使得儲能電池可用度達到99.99%。

其次從科技創(chuàng)新角度入手，靠兩項黑科技來解決儲能電池的短板效應。這兩項黑科技，一是華為獨特的算法，二是華為專門研發(fā)的電池簇控制器和電池包優(yōu)化器。

通過“算法”對電池包的可視化監(jiān)控，精準捕捉異常電池。

電池包優(yōu)化器的作用原理是，在發(fā)現(xiàn)故障異常后單獨隔離，這樣一來，單個電池包充滿電或者放完電后，不會影響其他電池包繼續(xù)充放電。佘宏武說：“華為通過電池包優(yōu)化器實現(xiàn)電池模級組管理，減小電池串聯(lián)失配的影響。”

每一簇都有控制器，每一包都有優(yōu)化器，這是紅海新城1.3GWh儲能系統(tǒng)穩(wěn)定供電的技術(shù)根基。實踐證明，這樣的供電方式不僅能夠保證穩(wěn)定供電，而且還能有效提升充放電量達6%。

在此基礎(chǔ)上，把每一個電池簇接入智能電池簇控制器中，電池管理系統(tǒng)可以通過智能控制器單獨調(diào)節(jié)每個電池簇的工作電壓，讓充放電電流保持一致，從根本上避免了偏流的產(chǎn)生。通過單獨管理，充放電量又可以提升7個百分點。

針對對儲能系統(tǒng)影響非常大的“散熱”問題，華為采用了分布式的散熱架構(gòu)。每個電池簇獨立配置工業(yè)空調(diào)，這樣就可以有效規(guī)避集裝箱散熱效果的差異，盡量避免因為溫度而產(chǎn)生的一致性差異，從而為減少串并聯(lián)失配再打下一方基石。

總結(jié)起來，華為這一科技的特點就是“一包一優(yōu)化、一簇一管理、分散式散熱”。據(jù)華為實測統(tǒng)計，使用智能組串式儲能解決方案，單個電池包出現(xiàn)問題，影響大概只有16千瓦時，其它電池包完全不受影響。疊加智能內(nèi)短路檢測，實現(xiàn)被動安全到主動安全，儲能系統(tǒng)成本將降低約10%。

有算法和電池包優(yōu)化器兩大神器在手，故障電池隱藏再好，也無處遁形。更重要的是，這種分散式、模塊化的解決方案相當于拆“大桶”為獨立的“小桶”，然后在“桶”內(nèi)各自補短板，最大限度優(yōu)化整個系統(tǒng)，不僅解決了短板效應，還為儲能系統(tǒng)的容量和壽命提供了保障。

正是在解決了電池問題的基礎(chǔ)上，巨型充電寶——華為為紅海新城打造的1.3GWh儲能系統(tǒng)能夠在紅海岸邊為紅海新城居民提供穩(wěn)定供電，幫助沙特穩(wěn)穩(wěn)借助紅海新城這“潑天富貴”。 

原標題：華為又一黑科技！助力全球最大微網(wǎng)儲能項目！