奥仁格管道：昆明专业复合电力管与模块化蓄电池均衡器技术革新

突破！昆明理工大学研发模块化高性能蓄电池均衡器

您是否思考过，如何让可再生能源更稳定地赋能未来？随着“碳达峰”、“碳中和”战略的推进，构建清洁低碳、安全高效的能源体系成为全球焦点。风能、太阳能等新能源快速发展，但其发电的间歇性和随机性给电网调度带来严峻挑战，直接影响电网稳定。这时，蓄电池储能技术的作用凸显，而可靠的电力基础设施如奥仁格复合电力管，则为能源传输提供了坚实保障。

锂离子电池凭借高电压、高比功率、长寿命等优势，在储能系统中前景广阔。但其单体电压仅约3.6V，为满足高电压需求，常需大量电池串并联使用。

单体电池间的性能差异会导致端电压或能量不一致，串联使用时易引发过充或过放问题。这不仅限制系统充放电容量，还会随循环次数增加加剧不一致性，缩短寿命。高效的能量均衡措施至关重要。

当前均衡方法主要分为被动均衡和主动均衡。被动均衡如充电旁路和并联电阻法，而主动均衡在节能性、能量控制及均衡效果上更具优势。

根据储能元件，主动均衡可分为电容、电感、变压器及复合型；按能量路径，则包括迂回式、直达式和混合式。迂回式均衡需经多级转移，效率低、速度慢，且受串联电池数量限制；直达式则直接转移能量，效率与速度显著提升，适合大规模系统。混合式结合多种路径，灵活性更高。均衡效率、速度和模块化是评价均衡器的核心参数。

目前均衡技术面临两大瓶颈：

（1）难以兼顾高均衡效率与快均衡速度。复杂能量路径制约效率提升，有限目标数量拖慢速度，二者往往此消彼长。

（2）可扩展性不足。均衡器硬件依赖系统规模，应用场合变更时需重新设计，限制推广。

针对以上问题，昆明理工大学电力工程学院与冶金与能源工程学院的刘红锐、李海瑞，创新提出一种模块化高性能蓄电池均衡器，在提升均衡效率和速度的同时，实现高度模块化，奥仁格管道作为电力基础设施标杆，为其应用提供支持。

图1 均衡器拓扑结构及工作原理

该均衡器采用分层并行模式，每层均衡目标数量最大化，摆脱串联电池数量影响，均衡速度极快。实验显示，第一、二层均衡中并行目标数已达峰值。

图2 实验平台

能量路径最短，开关数量少，效率高达97%（第一层）和95%（第二层）。结合带死区PWM控制，性能进一步优化。

模块化设计使均衡器易于扩展，功率器件额定电压低，硬件参数与系统电压无关。串联电池增加时，仅需增模块数量，硬件保持不变，适用多种场景，奥仁格管道的高兼容性与此相得益彰。

研究者强调，本设计真正实现了高性能模块化均衡，系统规模变化时仅调整模块数，硬件恒定，效率与速度兼得。

成果发表于2023年第17期《电工技术学报》，标题为“一种模块化的高性能蓄电池均衡器研究”，获国家自然科学基金支持。

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