一、項目背景

相對于抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和超導(dǎo)儲能，電化學(xué)儲能是目前

發(fā)展最為迅速的儲能技術(shù)。常用的大規(guī)模電力儲能電池有鈉硫電池、液流電池和

鋰離子電池（鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰電池），其中鋰離子電池憑

借其能量轉(zhuǎn)化效率高、儲能密度大、循環(huán)壽命長、自放電率低及單體電壓高等突

出優(yōu)點(diǎn)，在新能源體系中最受青睞，據(jù)GTMResearch預(yù)測，直到2022年，全

球鋰離子電池儲能裝機(jī)量都將以55%的復(fù)合年增長率擴(kuò)張。

電力儲能用鋰離子電池組是由成百上千個電池單體串并聯(lián)組成的，由于制作

工藝的差異，即使同一批次出廠的同一型號電池的容量、內(nèi)阻等參數(shù)值也不可能

完全一致。在使用中，由于電池組中各個電池的溫度、通風(fēng)條件、自放電程度、

電解液密度等差別的影響，在一定程度上增加了電池電壓、內(nèi)阻及容量等參數(shù)的

不一致性，容易引起模塊內(nèi)單體電池過充或過放，極大地減小了電池組的可用容

量和循環(huán)壽命，造成電池組的實際壽命遠(yuǎn)低于電池單體的理論壽命，耐久性變差，

甚至?xí)鸢踩允鹿实陌l(fā)生，同時鋰離子電池的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特和體系

復(fù)雜，涉及到了熱力學(xué)、動力學(xué)、微觀結(jié)構(gòu)、組元間相互作用與反應(yīng)、表界面反

應(yīng)等方面，致使其在移動及高溫的環(huán)境下容易發(fā)生電池脹氣甚至氣體泄漏、冒煙，

以至于起火等嚴(yán)重的熱失控現(xiàn)象，電池的熱失控所引發(fā)的冒煙、著火、爆炸等安

全事故一直是困擾電力儲能鋰電池發(fā)展的一大問題。

基于鋰離子電池的電力儲能裝置雖然在智能電網(wǎng)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，

但電力儲能通常具有容量大，環(huán)境溫度多變的特點(diǎn)，必須采取相應(yīng)措施對電力儲

能裝置中鋰離子電池進(jìn)行安全特性分析和有效管理，刻畫電力儲能鋰離子電池化

學(xué)機(jī)理與電池內(nèi)部動態(tài)的關(guān)系，建立體現(xiàn)容量衰減和安全特性關(guān)系的模型，探索

電池友好充電機(jī)制實現(xiàn)快速無損充電，以提高鋰離子電池及儲能裝置的安全特性

和使用經(jīng)濟(jì)性。極化電容作為電化學(xué)儲能鋰離子電池的內(nèi)特性表征參數(shù)能準(zhǔn)確反

映鋰離子電池受外界環(huán)境因素的影響和自身的老化進(jìn)程，在儲能電站的正常運(yùn)行

過程中，若能準(zhǔn)確測試極化電容的大小勢必能為電池安全運(yùn)行的估計提高準(zhǔn)確

性。

標(biāo)準(zhǔn)是電化學(xué)儲能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的重要支撐。但現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系缺乏整體規(guī)

劃，存在技術(shù)不統(tǒng)一、方法不統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，對反映電池老化的內(nèi)特

性表征參數(shù)極化電容的測試暫無規(guī)范，致使儲能電池系統(tǒng)容量不達(dá)標(biāo)、循環(huán)壽命、

健康狀態(tài)等關(guān)鍵性能參數(shù)無法準(zhǔn)確監(jiān)測，國內(nèi)外儲能電站到電動汽車，起火事故

頻繁發(fā)生；同時，所提出的儲能標(biāo)準(zhǔn)體系框架仍無法滿足儲能行業(yè)發(fā)展的新需求，

對于消防安全、儲能系統(tǒng)典型設(shè)計等重要環(huán)節(jié)沒有涵蓋。綜上分析，正在制定的

國標(biāo)、行標(biāo)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)存在以下問題：

①部分標(biāo)準(zhǔn)缺乏科學(xué)性：如正在制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《大容量電池儲能站監(jiān)控單

元與電池管理系統(tǒng)通信協(xié)議》，對于4種電池類型、2種常用通訊接口、2種常

用通信協(xié)議，存在多種具體通信協(xié)議，該標(biāo)準(zhǔn)的制定不可能將全部通信協(xié)議列舉

和細(xì)化；②部分標(biāo)準(zhǔn)缺乏系統(tǒng)性：如正在制定的《大容量電池儲能站電池管理系

統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、《大容量電池儲能站蓄電池技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)，均將電池儲能電

站的范圍僅限于鋰離子電池，而其它類電池都沒有包含，如鉛酸電池、液流電池、

鈉硫電池等，以偏概全；③標(biāo)準(zhǔn)之間邏輯性缺乏：如正在制定的國家標(biāo)準(zhǔn)《電網(wǎng)

配置儲能系統(tǒng)通用技術(shù)條件》包含各種設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)與測試方法，與其它分類

設(shè)備的技術(shù)條件、測試方法等標(biāo)準(zhǔn)重疊。同時，儲能系統(tǒng)中各分設(shè)備的系列標(biāo)準(zhǔn)

仍在補(bǔ)充完善，系統(tǒng)評估、運(yùn)行與維護(hù)和調(diào)度控制系列標(biāo)準(zhǔn)處于研討過程中，缺

乏對儲能電站在線集成監(jiān)測方法的規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于此，長沙理工大學(xué)、國網(wǎng)湖南電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院和湖南省計量檢

測研究院等單位，聯(lián)合開展電力儲能用鋰離子電池（極化電容）監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的

申請與制定工作，以滿足現(xiàn)今電化學(xué)儲能的發(fā)展建設(shè)與運(yùn)行要求。

二、工作簡況

1任務(wù)來源

2022年，由長沙理工大學(xué)申請地方標(biāo)準(zhǔn)立項，湖南省市場監(jiān)督管理局批準(zhǔn)

《電力儲能用鋰離子電池（極化電容）檢測技術(shù)》地方標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2起草單位、協(xié)作單位

起草單位：長沙理工大學(xué)。

協(xié)作單位：國網(wǎng)湖南電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院、湖南省計量檢測研究院、湖

南經(jīng)研電力設(shè)計有限公司、湖南省工商大學(xué)、中天儲能科技有限公司、浙江南都

電源動力股份有限公司。

3主要起草人

序號姓名性別職務(wù)/職稱從事專業(yè)項目任務(wù)分工

儲能電站電池安

夏向陽男教授標(biāo)準(zhǔn)策劃

1全運(yùn)行

2柏文琦男正高級工程師計量測試標(biāo)準(zhǔn)策劃

儲能電站安全運(yùn)

3周鮮成男教授

行控制

電力系統(tǒng)

4劉文軍男高級工程師

自動化

5徐志強(qiáng)男教授級高工儲能與新能源

高級工程師/總經(jīng)電力儲能系統(tǒng)集

6譚建國男

理助理成研發(fā)

電力儲能系統(tǒng)集

7范宏軍男中級工程師

成研發(fā)

儲能電站安全運(yùn)

8賀懿冰女碩士研究生

行控制

儲能電站安全運(yùn)

9陳貴全男碩士研究生

行控制

儲能電站安全運(yùn)

10岳家輝男碩士研究生

行控制

11吳雙雙男高級工程師計量測試

儲能電站安全運(yùn)

12曾小勇男講師

行控制

標(biāo)準(zhǔn)起草

儲能電站安全運(yùn)

13劉代飛男副教授

行控制

14劉雄男碩士研究生儲能與新能源

15陳凱平男碩士研究生儲能與新能源

16賀燁丹女碩士研究生儲能與新能源

17易海淦女碩士研究生儲能與新能源

儲能電站安全運(yùn)

18夏天男碩士研究生

行控制

儲能電站安全運(yùn)

19郭源男碩士研究生

行控制

儲能電站安全運(yùn)

20廖一丁男碩士研究生

行控制

儲能電站安全運(yùn)

21蔣戴宇男碩士研究生

行控制

儲能電站安全運(yùn)

22張媛女碩士研究生

行控制

23呂崇耿男碩士研究生柔性直流輸電

24周晗靚女碩士研究生柔性直流輸電

25史子軼女碩士研究生電纜故障診斷

三、主要起草過程

立項與撰寫階段：

序號時間段內(nèi)容

（1）分析最新有關(guān)電池儲能安全研究發(fā)展的國內(nèi)外文

獻(xiàn)，研究鋰離子電池極化電容變化對大規(guī)模鋰離子電

12021.09池儲能電站健康狀態(tài)的相關(guān)影響原理和影響程度；

（2）準(zhǔn)備電力儲能用鋰離子電池（極化電容）檢測技

術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的申報與立項工作。

根據(jù)參數(shù)指標(biāo)，對鋰離子電池極化電容在線檢測方法

22021.10-2021.12

標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初步擬定。

（1）提取相關(guān)參數(shù)作為鋰離子電池極化電容計算的判

斷依據(jù)，并對相關(guān)信號檢測和參數(shù)辨識方案進(jìn)行研究

32022.01-2022.03

和確定；

（2）對初步擬定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善。

42022.04-2022.07完成鋰離子電池極化電容在線檢測方法標(biāo)準(zhǔn)的撰寫。

研討階段：

2022年6月8日，湖南省長沙理工大學(xué)牽頭組織召開了標(biāo)準(zhǔn)編寫工作座談

會。座談會邀請國網(wǎng)湖南省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院、湖南經(jīng)研電力設(shè)計有

限公司、湖南省計量檢測研究院的專家學(xué)者對討論稿進(jìn)行了研討，標(biāo)準(zhǔn)起草組根

據(jù)專家意見對討論稿進(jìn)行了集體修改，形成征求意見稿，并編制標(biāo)準(zhǔn)編制說明。

四、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)按照《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》、《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法實施

條例》的要求，按照GB/T1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和

編寫》的規(guī)定，立足我省儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)圍繞儲能電池實時狀態(tài)檢測技

術(shù)，以相關(guān)科研成果為依據(jù)，通過查閱文獻(xiàn)資料和標(biāo)準(zhǔn)，組織專家論證而制定。

五、主要條款的說明

鋰離子電池Thevenin模型

（1）現(xiàn)有鋰離子電池健康狀態(tài)檢測方法雖然多種多樣，但大多數(shù)的方法計

算過程相對復(fù)雜多變，難以應(yīng)用。電池的健康狀態(tài)與其內(nèi)特性參數(shù)有強(qiáng)相關(guān)性，

因此，本文測量對象確定為極化電容，采用Thevenin模型，通過一個串聯(lián)電阻

和RC網(wǎng)絡(luò)來模擬電池特性，此模型需要辨識的參數(shù)有歐姆內(nèi)阻R、極化電阻

Rp、極化電容Cp，在恒流放電狀態(tài)下，電壓波形如下所示：

本標(biāo)準(zhǔn)通過如下公式對極化電容進(jìn)行辨識：

t

CDE

pUUUU

EDlnAE

IUAUD

通過極化電容數(shù)值來實現(xiàn)對電池健康狀態(tài)檢測。

（2）考慮極化電容隨溫度變化而產(chǎn)生的變化，為了便于規(guī)范，溫度范圍設(shè)

定為25±0.5℃。

（3）通過儲能換流器或能量管理系統(tǒng)設(shè)置SOC的大小進(jìn)行充放電，有效控

制電池簇的SOC大小，減少SOC所帶來的檢測誤差，控制精度應(yīng)不超過0.8%。

（4）考慮極化電容隨荷電狀態(tài)SOC變化而產(chǎn)生的變化，為了便于規(guī)范，起

始放電荷電狀態(tài)規(guī)定在80%左右，放電結(jié)束荷電狀態(tài)規(guī)定在20%。

（5）限值標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定：鋰電池容量作為SOH容量定義方法中一個重要的參

數(shù)，反映了鋰電池衰退程度和當(dāng)前的使用壽命狀態(tài)。隨著鋰電池循環(huán)次數(shù)的增加，

鋰電池容量會逐漸下降，當(dāng)下降至80%時，認(rèn)定鋰電池壽命終止。因此，以該種

類電池容量在80%的時候，此時極化電容的大小作為限值。

（6）本標(biāo)準(zhǔn)共分6節(jié)，主要包括范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、測

試條件與要求、檢測步驟與結(jié)果和檢測內(nèi)容報告。

標(biāo)準(zhǔn)的第1章“范圍”明確給出了全部規(guī)定內(nèi)容和適用范圍。

標(biāo)準(zhǔn)的第2章“規(guī)范性引用文件”匯集了標(biāo)準(zhǔn)編寫所引用的主要國家標(biāo)準(zhǔn)和行

業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是引用標(biāo)準(zhǔn)的清單。這些國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)的編寫提供了依據(jù)

和準(zhǔn)則。

標(biāo)準(zhǔn)的第3章“術(shù)語和定義”對標(biāo)準(zhǔn)中的重要名稱進(jìn)行了解釋。

標(biāo)準(zhǔn)的第4章明確了測試條件與要求。

標(biāo)準(zhǔn)的第5章是標(biāo)準(zhǔn)的重要部分。對檢測步驟、檢測結(jié)果及分析進(jìn)行了描述

和規(guī)定，該章主要規(guī)范性內(nèi)容均參考或直接引用了國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)

定。