近日，中国电力企业联合会发布了电化学储能行业创新与应用典型案例，旨在进一步推动行业安全、高质量发展，总结、交流并推广成功经验与有益做法，发挥典型引领作用。以下为第十五个典型案例——“国内首个百兆瓦时钠离子电站技术研究与工程应用”。

国内首个百兆瓦时钠离子电站技术研究与工程应用

大唐湖北能源开发有限公司

一、典型案例简介

“十四五”期间国家积极推动钠离子电池前沿、核心技术装备攻关和储能领域的示范应用。钠离子储能作为锂离子储能的有效替代，可缓解锂资源“卡脖子”问题，但钠离子电池仍面临规模化应用少、系统集成经验不足和运行安全管控体系薄弱等问题。项目通过开展 185Ah 层状氧化物钠离子电池、系统集成、能量管控和安全诊断预警等关键技术研究与应用，攻克规模化钠离子储能系统集成、大型钠离子储能电站EMS应用、建立“基于运行大数据分析”的全方位安全管理体系等方面技术难题，建成国内首个50MW/100MWh钠离子储能示范电站，实现了国内百兆瓦时级钠离子电池储能电站的“零的突破”。

大唐湖北50MW/100MWh钠离子新型储能电站的建设是积极践行习近平总书记“四个革命、一个合作”的能源安全新战略，聚焦“两个途径、三个作用”，围绕新质生产力加快科技创新赋能，服务湖北省经济社会发展。该项目成功入选2024年国家能源局第四批能源领域首台（套）重大技术装备名单和国家能源局2024年度能源行业十大科技创新成果，同时获选2024年全国电力工程建设管理创新一等奖。项目顺利落地实施，成为新型钠离子储能技术在全国范围内迈向大规模商业化应用进程中的关键里程碑，为这一前沿技术广泛融入市场、创造更大价值筑牢了根基，有力推动其从理论走向实践、从试点走向普及，本项目受邀参与2025第四届钠离子电池产业链与标准发展论坛并做主旨演讲。

二、技术方案

本项目针对钠离子电池在电力储能领域面临的规模化应用少、系统集成经验不足和运行安全管控体系薄弱等问题，开展了185Ah层状氧化物钠离子电池储能系统集成关键技术、大型钠离子储能电站能量管控研究与工程应用，建立了“基于运行大数据分析的全站安全管控”的全方位安全管理体系，建成了国内首个50MW/100MWh钠离子储能电站。主要研究内容如下：

研究内容一：基于钠离子IC曲线、多工况、变预紧力研究，攻克了钠离子电池高一致性、长寿命集成运维关键技术，实现了预测系统寿命大于4000次的百兆瓦时钠离子储能电站的成功应用。

基于钠离子电池特性的配组策略及一致性提升技术研究：基于钠离子电池独特的IC曲线，采用控制变量法系统地研究不同参数对电池配组一致性的影响，通过梯度提升回归树(GBRT)，提取出与配组密切相关的关键因子，结合簇级验证，制定配组方案及一致性提升策略。

图1 基于钠离子电池特性的配组策略及一致性提升关键技术

基于多工况、变预紧力分析的钠离子储能寿命提升技术研究：系统性地验证钠离子电芯在不同温度、充放电倍率、预紧力等多工况下的性能和寿命影响，通过对比分析筛选出最优工作条件。再整合同体系电芯的实际循环测试数据，运用机器学习算法，开发出能够准确预测电池剩余使用寿命（RUL）的模型，以提高电池运维的效率和电池寿命的预测准确性。

图2 基于多工况与动态预紧力作用下的寿命提升关键技术

研究内容二：针对钠离子电池宽电压、OCV斜率大等特性，首创了基于电池状态精准评估的BMS系统、具备簇级精准管控能力的EMU，以及PCS宽电压运行策略等系统集成关键技术，最大化挖掘了钠离子电芯潜能，实现了簇级精准管控与宽电压运行，提高电芯实际可用容量20%以上。

基于电池状态精准评估的BMS系统研究：提出基于OCV校准+Ah积分算法，结合钠离子电池衰减曲线，解决钠离子电池管理系统SOC/SOE计算问题。并配合多维度的修正策略（如OCV、曲线矫正、内阻修正）为SOC提供全过程、高精度估算。

图3 多级架构钠电BMS系统及SOC估算优化技术

基于模糊神经网络控制算法的PCS宽电压控制策略研究：根据复杂的电压变化情况自动调整控制参数，适应不同的工作条件，提高系统的鲁棒性和适应性。模糊控制可以根据输入电压的模糊化信息，实时调整 PCS 的输出，使其在宽电压范围内稳定运行。

图4 适配了钠离子系统的PCS宽电压控制技术

基于多机并联、簇级精确管控技术的EMU研发：开发组串式储能PCS交流侧多机并联EMU装置，优化EMU硬件与软件控制策略，并提出了毫秒级快速封波技术，实现储能系统的簇级管理。

图5 适配了钠离子系统的PCS宽电压控制技术

研究内容三：攻克了适用于百兆瓦时钠离子储能系统的基于SOC与PCS能力主动均衡、多支路精细和分时分区的能量管理控制关键技术，形成完整的核心策略解决方案矩阵，具备全站级全量数据秒级存储和事故全息反演等功能，实现充/放电策略的动态优化，提高了储能电站能量效率和控制运行灵活性。

基于多目标功率优化分配的钠离子储能单元级均衡控制技术研究：通过研究钠离子电池充/放电特性，设计基于储能系统能力的功率分配策略和基于SOC的功率分配策略；以电网功率调整因子和储能容量利用率作为影响因子，建立目标功率、电池均衡等多目标动态优化模型，实现钠离子储能电站单元级均衡控制。

图6 基于储能系统能力的功率分配策略和基于SOC的功率分配策略

钠离子储能系统分区控制和多支路精细化管控技术研究：基于电网不同调度场景，综合考虑电站效率和系统使用寿命，通过钠离子储能簇级管理方式、电站物理拓扑、容量等关键因素划分储能子系统，设计钠离子储能系统分区控制逻辑和多支路精细化控制逻辑。

图7 钠离子储能系统分区控制逻辑和多支路精细化控制逻辑

基于非触发式钠离子全量数据的事故反演技术研究：基于储能系统全量数据，利用数据压缩技术，降低时间序列数据存储空间，采用数据总线+时序库+流式计算引擎部署模式，设计钠离子全息事故反演功能。

图8 钠离子全息事故反演功能

研究内容四：通过全站级安全隐患识别技术、电池异常衰竭故障诊断技术和热失控早期预警技术，首创钠离子储能电站三级主动预警管理体系，实现储能系统早期异常监测和主动防护。

基于长周期钠离子储能系统运行数据分析的全站级安全隐患识别技术研究：实时监测钠离子储能电站储能系统、升压变流一体机等关键设备健康状态，分析电站长周期运行数据，设计钠离子充/放电一致性分析算法，实现钠离子储能全站级的安全隐患识别。

图9 基于长周期钠离子储能系统运行数据分析的全站级安全隐患识别技术

基于簇级健康状态的钠离子电池异常诊断技术：分析钠离子电池异常缓变型故障机理，设计基于簇级电池健康状态（SOH）的电池异常诊断模型，实现对电池异常衰竭故障的有效识别。

图10 基于簇级健康状态的钠离子电池异常诊断技术

基于多维故障信号感知融合的钠离子电池热失控预警技术：研究钠离子电池热失控机理特性，开展基于多维信号的钠离子电池故障感知融合预警技术分析，建立钠离子电池故障征兆集，设计钠离子电池热失控监测模型。

图11  基于多维故障信号感知融合的钠离子电池热失控预警技术

三、实际成效

成效1：首个采用组串式升压变流一体机的百兆瓦时钠离子储能电站，能对电池实现一簇一管理，减少集中式储能的木桶效应。在单簇PCS及电池簇故障时，不影响其他PCS进行充放电功能，大幅提高储能电站全寿命期间系统充放电量，提高全寿命周期内系统利用率和安全性能。

成效2：基于钠离子IC曲线、多工况、变预紧力研究，攻克了钠离子电池高一致性、长寿命集成运维关键技术，实现了预测系统寿命大于4000次的百兆瓦时级钠离子储能电站的成功应用；针对钠离子电池宽电压、OCV斜率大等特性，首创了基于电池状态精准评估的BMS系统、具备簇级精准管控能力的EMU、以及PCS宽电压运行策略等系统集成关键技术，最大化挖掘了钠离子电芯潜能，实现了簇级精准管控与宽电压运行，提高电芯实际可用容量20%以上，形成了一系列可推广的钠离子储能关键技术。

成效3：攻克了适用于百兆瓦时钠离子储能系统的基于SOC与PCS能力主动均衡、多支路精细和分时分区的能量管理控制关键技术，形成完整的核心策略解决方案矩阵，具备全站级全量数据秒级存储和事故全息反演等功能，实现充/放电策略的动态优化，降低簇间木桶效应，提高了储能电站能量效率和控制运行灵活性。

成效4：自主研发的早期安全预警系统，利用钠离子电池充/放电性能分析、电池特征量趋势分析、联合电池特征量的热失控识别分析等技术，实现对储能电站电池系统运行特征量数据的深度分析、电池系统故障识别和状态评估等功能，并制定合理的智能运维策略，实现有效识别并平均提前至12min39s预警热失控早期征兆，提高了储能电站的故障诊断准确性和智能运维水平，保障储能电站的安全稳定运行。

四、经济效益及推广前景

本项目通过百兆瓦时钠离子储能系统集成与关键技术研究及工程应用，完成国内首个50MW/100MWh钠离子储能电站建设与投运，其应用效益如下:

一是技术先进性。大规模完成185Ah钠离子层状氧化物技术路线应用，钠离子电池电能转化效率达94%以上，循环寿命达4000次以上；首创基于电池状态精准评估的BMS系统、具备簇级精准管控能力的EMU、以及PCS宽电压运行策略等系统集成关键技术，实现了簇级精准管控与宽电压运行，提高电芯实际可用容量20%。

二是经济性。通过开展185Ah层状氧化物钠离子电池、系统集成、能量管控和安全诊断预警等关键技术研究与应用，降低了投资成本约1000万元。

三是安全性。通过百兆瓦时钠离子储能电站EMS优化及应用、钠离子储能电站三级主动预警管理体系、基于PACK级的一体化消防安全体系等安全技术手段，有效保障储能电站的安全稳定运行。

项目已建成投产，每年可充放电300次以上，单次充电可储存10万千瓦时电量，可满足约1.2万户家庭一天用电需求，年减排二氧化碳1.3万吨，具有良好的经济、社会和环境效益。

五、团队介绍

本项目团队由10名核心成员组成，含7名高级工程师与3名工程师，涵盖储能系统集成、电气控制、项目管理、储能电站运维等关键方向，曾主导多个大型储能电站落地，精通储能技术痛点与行业标准，为项目技术路线把控、核心难题攻坚提供保障。团队具备扎实的现场实操与技术落地能力，专注于设备调试、电站运维、数据监测分析，高效衔接设计与现场应用。团队深耕钠离子储能核心技术，兼顾研发创新与工程落地，可全方位覆盖项目设计、建设、运维全流程，助力项目实现技术突破与规模化落地。