在锂电池成为手机电池的常见选择时，曾经有很多人担心锂电池也像镍镉电池一样会有记忆效应，如果不充满电，就会在电池内留下痕迹，导致降低电池容量。直到后来才被科普了锂电池电量保持在20%-90%更合适。
锂电池虽然没有“记忆效应”的束缚，但是当众多电池包放在一起的时候，也有容量苦恼，这种苦恼来自于“短板效应”。
在黑科技视频栏目《比特与瓦特》最新一期中，华为数字能源高级专家佘宏武博士将重点介绍什么是储能电池的短板效应？同时，将分享华为数字能源应对短板效应的解决方案。正是这一解决方案完美支撑了华为在沙特“红海新城”1.3GWh微网储能系统的稳定供电，让这一全球最大微网储能项目能够为近百万人口的整座城市提供源源不断的电能。
短板效应来自于电池的不一致性
通常所说“短板效应”也即“木桶效应”：一只由木板箍起来的木桶，当木板的长度不一致时，显然最短的木板的长度决定了这只木桶的容量。储能电站也有类似的困扰。
储能电站是由成百上千个单体电池组成，这些电池通过排列集成模组，经连接构成电池簇，多个电池簇与变流器等设备组成一个个电池舱，也就是我们常常看见的“大柜子”。
是不是只要储能电池越多，储能电站的规模和实际容量就越大呢？答案却是，不一定。正是因为电池多，因各种原因电池容量降低的概率也会增加，同时带来储能电站容量衰减。
其中一个容量衰减的原因是由单体电池的不一致性造成的。佘宏武说：“锂离子电池通过串联与并联组成电池包、电池簇以及储能系统。但是锂离子电池的不一致性容易造成串并联失配，从而带来影响储能系统的可用容量。”
即使是出厂时一致性非常好的电池，在储能系统的运行应用中，由于具体环境不同，电池也很难保持高度的一致性。在这其中“温度”是一个重要的诱因。储能电池对温度特别敏感，尽管各种储能系统中都配置了热管控环节，但如果管理不善，将导致各电池衰减的不一致，这种不一致性带来的串并联失配就可能使得系统容量因此出现指数级的衰减。电站规模越大，出现串并联失配的概率也就增加，并进而影响电池寿命和电站总容量。
传统储能电站容量衰减，除了电池不一致性所带来的串并联失配，还有一项是根源于传统集中式的技术特点——“集中工作”模式。当电池包被简单串联成一个电池簇后，电流强制相等，当任何一个电池包充满或放完时，整个电池簇将停止充电或放电，这就是电池串联失配的影响。同理，当多个电池簇简单并联后，各电池簇电压被强制拉齐。充电时，只要有一个电池簇充满，并联的全部电池簇都要停止充电。当放电时，只要有一个电池单体已经放空，那么并联的其他电池簇都要停止放电。
佘宏武说：“这就会导致整个储能系统的可用容量由容量最小的电池包决定。”短板效应由此产生：系统的容量取决于更小容量的电池的堆叠，整体寿命也取决于寿命最短的电池。
串并联失配所带来的容量失配问题非常严重，一些已经投运的储能系统首年容量损失就超过15%，实际放电量也远远低于标准容量。
华为黑科技：
让红海新城1.3GWh储能系统更高效
红海新城1.3GWh储能系统有多少电池呢？国际能源网查阅资料得知，红海新城储能系统使用的是华为智能组串式储能解决方案，这一方案使用20尺标准集装箱，额定容量2064千瓦时，2064千瓦时分解成六个电池簇，每个电池簇再继续分成21个电池包。依此计算，红海新城这一储能系统有近8万只电池。
要同时控制近8万只电池都能充分发挥作用，充分发挥电芯性能，并保障系统安全，这就需要华为独特的黑科技上场了。
华为智能组串式储能解决方案首先从结构上入手，提出了与传统方案不同的处理方式：采用模块化设计，单电池包如果发生故障，不影响其它电池包的使用；单电池簇故障，也不影响其它电池簇的使用。这些措施使得储能电池可用度达到99.99%。
其次从科技创新角度入手，靠两项黑科技来解决储能电池的短板效应。这两项黑科技，一是华为独特的算法，二是华为专门研发的电池簇控制器和电池包优化器。
通过“算法”对电池包的可视化监控，精准捕捉异常电池。
电池包优化器的作用原理是，在发现故障异常后单独隔离，这样一来，单个电池包充满电或者放完电后，不会影响其他电池包继续充放电。佘宏武说：“华为通过电池包优化器实现电池模级组管理，减小电池串联失配的影响。”
每一簇都有控制器，每一包都有优化器，这是红海新城1.3GWh储能系统稳定供电的技术根基。实践证明，这样的供电方式不仅能够保证稳定供电，而且还能有效提升充放电量达6%。
在此基础上，把每一个电池簇接入智能电池簇控制器中，电池管理系统可以通过智能控制器单独调节每个电池簇的工作电压，让充放电电流保持一致，从根本上避免了偏流的产生。通过单独管理，充放电量又可以提升7个百分点。
针对对储能系统影响非常大的“散热”问题，华为采用了分布式的散热架构。每个电池簇独立配置工业空调，这样就可以有效规避集装箱散热效果的差异，尽量避免因为温度而产生的一致性差异，从而为减少串并联失配再打下一方基石。
总结起来，华为这一科技的特点就是“一包一优化、一簇一管理、分散式散热”。据华为实测统计，使用智能组串式储能解决方案，单个电池包出现问题，影响大概只有16千瓦时，其它电池包完全不受影响。叠加智能内短路检测，实现被动安全到主动安全，储能系统成本将降低约10%。
有算法和电池包优化器两大神器在手，故障电池隐藏再好，也无处遁形。更重要的是，这种分散式、模块化的解决方案相当于拆“大桶”为独立的“小桶”，然后在“桶”内各自补短板，最大限度优化整个系统，不仅解决了短板效应，还为储能系统的容量和寿命提供了保障。
正是在解决了电池问题的基础上，巨型充电宝——华为为红海新城打造的1.3GWh储能系统能够在红海岸边为红海新城居民提供稳定供电，帮助沙特稳稳借助红海新城这“泼天富贵”。
来源：国际能源网/储能头条
