退役動力電池因其一致性差、安全性薄弱等缺陷在梯次利用時面臨巨大挑戰(zhàn)。動態(tài)可重構電池網絡（dynamic reconfigurable battery network，DRBN）能夠有效提高退役動力電池梯次利用儲能系統的一致性和安全性。目前DRBN儲能系統已經進入工程應用階段，然而現有的研究缺少對大規(guī)模DRBN儲能系統的運行性能評估。為此，以實際運行的大規(guī)模退役動力電池梯次利用儲能系統作為分析對象，選取儲能系統中80個DRBN的1個月運行數據進行分析。從運行工況、均衡效果、薄弱辨識三個方面驗證了DRBN儲能系統對電池模組一致性的提升效果。數據分析表明，90%的DRBN一致性良好，且其他一致性較差的DRBN都能夠被準確辨識。
文章亮點
1.針對退役動力電池一致性差、安全性薄弱的問題，提出基于DRBN儲能系統的解決方案，并基于DRBN儲能系統的能量數字化思想，詳細說明DRBN儲能系統的一致性管控方法；
2.結合實際工程數據，圍繞運行工況、均衡效果、薄弱環(huán)節(jié)三個方面，對大規(guī)模退役動力電池梯次利用儲能系統的運行性能進行評估。
主要內容
1. DRBN儲能系統組成
大規(guī)模退役動力電池梯次利用儲能系統場站通常由多個儲能集裝箱構成，如圖1所示。每個儲能集裝箱內包含單臺或者多臺儲能變流器（PCS），實現交流與直流的變換。PCS直流側與DRBN連接，DRBN通過電力電子開關串聯的方式形成可重構網絡，如圖2所示。
圖1 大規(guī)模梯次利用DRBN儲能系統場站架構
圖2 DRBN拓撲結構
2. DRBN運行原理
DRBN從時間的維度入手，將來自不同電池模組的“能量切片”按時間軸進行調度排布，來實現電池能量管控。令ΔC 表示電池模組的容量變化量，Δt 表示模組參與充放電的時間，則有
DRBN通過調整模組接入充放電回路里的時間，改變電池容量在不同模組上的分布。在實際DRBN中，采用的是并聯模組“3選2”的一致性管控策略，即從3個并聯模組中選取2個接入系統，另外1個模組斷開。圖3給出了實際系統中3個并聯模組的放電電流。
圖3 3個并聯模組在動態(tài)重構過程中的電流
3. 運行性能評估方法
本文對實際DRBN儲能系統采集得到的數據集進行分析。數據采集周期為1個月，數據采集頻率為每分鐘采集1組電池數據。采集到的數據信息包括電池模組的工作電壓、OCV、工作電流、SOC、溫度。
數據預處理完成后，將每個DRBN內42個電池模組的工作電壓標準差作為該DRBN的一致性指標（consistency indicator，CI）。設xV,i為第i個電池模組的工作電壓，N是電池模組數量，μV為所有電池模組工作電壓的平均值，則工作電壓標準差σ的計算公式為
4. 實例分析
在充電階段，由于采用DRBN儲能系統的均衡充電策略，電壓標準差明顯下降，這表明電池系統的一致性得到了提升，如圖4所示。
圖4 1-1-3 DRBN的模組電壓及標準差
根據不同DRBN的電壓標準差平均值高低，可以將80個DRBN按照電壓一致性程度分為3類，結果如圖5、表1所示。其中，第1類DRBN的一致性良好，第2類DRBN存在一定程度的不一致性，第3類DRBN存在嚴重的不一致性。分類結果表明，90%的DRBN一致性良好，且其他一致性較差的DRBN都能夠被準確辨識。
圖5 80個DRBN的電壓標準差平均值
表1 80個DRBN的分類結果
