来源:储能严究院配资知识股
在储能系统向 “盈利主体” 转型的背景下,主动均衡技术通过动态调控电芯一致性,成为延长系统寿命、提升投资收益率(IRR)的关键支撑。
而硬件拓扑作为主动均衡技术的 “骨架”,直接决定均衡效率、成本与适用场景,其选型与设计对储能系统性能至关重要。本文将聚焦多种主流拓扑,解析其技术原理、核心特性及行业适配方向。
01
传统主流方案及特点
方案A:PACK内相邻级“丢手帕”式主动均衡
该方案结合PACK内均衡与PACK间二次均衡,PACK内靠非隔离DC/DC转换器实现相邻电池能量转移,PACK间需二次均衡机制。
展开剩余82%方案A电路拓扑图示意
其优势显著,架构简洁易实现,硬件设计简单,能快速部署,适合成本敏感、均衡效率要求不高的中小型储能系统;PACK内响应迅速,相邻电池能量交换路径短,可快速均衡,减缓性能衰减。
但劣势也不少,控制算法复杂,仅能相邻电池均衡,均衡能力局限,无法箱间能量转移,效率低;模组均衡成本高,需额外配置AC/DC电源,且AC/DC电压需要适配不同电压等级的PACK,定制化程度高。
方案B:“大号被动均衡放电 + DCDC均衡充电”式主动均衡
此方案融合被动均衡放电与DC/DC均衡充电,充电用DC/DC电源,放电用电阻。
方案B电路拓扑图示意
优势在于技术成熟度高,传统技术成熟,元器件供应足,开发风险低;部分场景成本低,小规模系统无需复杂通讯控制,部分元器件可选通用型号,降低硬件及开发调试成本。
然而,劣势突出,均衡效率低,电阻放电能量散失大,产品发热严重;安全风险大,选通开关用机械继电器,切换寿命短、额定电流小、响应速度慢,有电池短路风险;运维与可靠性欠佳,DC部分与MCU无通讯,可靠性差。
方案C:“大号被动均衡放电 + PACK级补电优化器”式主动均衡
该方案电芯级用被动均衡,电池PACK或电池簇层面用AC/DC或DC/DC转换器充电。
方案C电路拓扑图示意
优势是可扩展性良好,PACK级补电优化器便于系统规模扩大时增加数量,降低升级成本和难度;改造便捷,已建成储能系统升级均衡功能,只需增加PACK级补电优化器和连接线路,减少改动和停机时间。
但劣势是电芯级均衡能力不足,依赖被动均衡,调节电芯不一致性能力有限;标准化难度大,不同电池PACK电压有差异,产品难标准化,成本高;无法彻底解决问题,产品体积大、可靠性差,不能有效解决单体电池不一致性问题。
02
技术迭代需求与突破方向
当前主流方案存在共性问题,均衡范围局限于相邻电芯或单一PACK内部,难以实现全域能量流动;能量损耗普遍超20%,电阻放电等设计浪费严重;机械继电器、无通讯链路等硬件缺陷,使系统可靠性难满足储能项目10年以上运行需求。
为此,下一代主动均衡拓扑向“全域能量调度”突破,通过隔离式双向DC/DC架构实现跨PACK、跨簇直接能量转移。
方案D电路拓扑图示意
方案D的单体级双向主动均衡技术就是典型实践,其核心突破在于“全域可达、双向高效”的能量调控。簇内均衡可“点对点”精准调控,响应速度提升3 - 5倍,单簇内均衡效率达85%以上;簇间均衡依托24V共用电源构建跨簇能量调度网络,实现堆内任意单体间直接均衡,优化一致性。
该技术还具备高安全性与智能监控,能规避短路风险,实时监测电芯状态与故障信息,在大规模储能系统中优势显著,为解决传统方案问题提供可行路径。
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