Technology 能源电池制造过程中的全流程数字化智能制造技术 范 龙，张 研 （黄河水利职业技术学院机械工程学院，河南 开封 475004） 摘 要：全流程数字化智能制造技术是能源电池制造过程中极为关键的技术手段，其安全性越高，能源电池所能 存储能量信号的质量水平就越高。为促进能源电池对能量信号的高质量存储，针对能源电池制造过程中的全流 程数字化智能制造技术展开研究。分析能源电池生产工艺的具体 实施流程，并以此为基础，设计核心储能部件， 再分别从能量转化效率、能源存储质量等多个方面，研究全流程数字化智能制造技术在能源电池中的应用情况。 关键词：能源电池；全流程数字化；智能制造；生产工艺；储能部件 doi： 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0275 中图分类号：TP 278 文献标志码：A 文章编号：2095-4239（2024）04-1356-03 storage components 随着能源结构的转型，能源电池制造行业正在 面临着前所未有的挑战和机遇。为了满足能源市场 对高安全性、高性能水平、低生产成本电池元件的 需求，全流程数字化智能制造技术成为了生产与制 造过程中的关键因素。未来光伏、风电等新能源装 机占比将快速提升，可再生能源的消纳问题亟待解 决 [1]。在能源电池制造过程中，全流程数字化智能 制造技术涵盖由材料采购到仓储物流等各个加工环

电池储能系统技术方案 2 1 概述 本项目采用预装式结构，0.5MW/1MWh 储能系统，包括 1 套能量管理系统（EMS） 和 1 套 0.5MW/1MWh 储能子单元；每套储能子单元包含 1 套 0.5MW/1MWh 储能电池 系统（直流侧），1 套逆变变压电气系统。其中逆变升压主电气设备及辅助设备 与储能电池系统（直流侧）一起集成在集装箱内部，采用物理墙的形式隔开。 锂电池储能 本及容量费用管理的目的。 当发生停电故障时，储能能够将储备的能量供应给终端用户，避免了故障修复过 程中的电能中断，以保证供电可靠性。此系统由锂电池储能系统、控制系统、监 控系统以及能量管理系统构成。 储能系统配置：包含储能电池系统（磷酸铁锂电池）以及变流系统，集装箱 内连接电缆、自动气体灭火，工业空调、视频监控、通讯系统、集中箱内的照明、 动力配电。采用集装箱的形式，储能装置规格为 0 5MW/1MWh 储能电池系统（直流侧），本项目配置一个集装箱储能系统， 其中包括 1 套逆变隔离升压系统和 1 套储能电池系统及相关设备。 磷酸铁锂电池通过合理串并联组成电池簇，输出一定电压范围直流通过储能 变流器逆变成 380V 交流，储能子系统通过隔离变压器、STS 连接到 0.4kV 交流 电池储能系统技术方案 3 母线。 0.5MW/1MWh 磷酸铁锂电池储能系统电气拓扑结构如下：

System ，电池安全管控系统 EinsteinBMS - 美国 EMC 公司在前美国 A123 公司专门订制被动式均衡电池管理系统 XS4-BMS - 学森第 4 代 BMS 系统 ，高端主动式均衡锂离子电池安全管控 BMS 系统 BMU - XS4-BMS 系统的主控板 （ Battery Management Unit ）， 负责充放电电流采集 ，电池总电压的采集及重要开关电器的控制 数 ，余存瓦时数 SOH - State of Health ， % 数 ，健康状态比值 rSOC - Real State of Charge, % 数 , rSOC = SOC * SOH, 即电池当前实际余存电量能力 LFP - 磷酸铁锂电芯 RLM - 富锂锰基电芯 NCM - 镍钴锰三元电芯 NCA - 镍钴铝三元电芯 LTO - 钛酸锂电芯 S(olid) - 固态电解质锂电芯（ for A 123. XS4-BMS: Xuesen's 4th gen active balancing lithium-ion safety system. BMS 系统组成 BMU 主控电池管理 ， BPU 供直流电 ， BEU 采样均衡。 BMS 系统与组 件 02 SOP Reporting State of Power indicates remaining energy

14 2.4 电气计算 14 3 储能系统设计 17 3.1 储能电池选型 17 3.2 储能电池安装方式选择 22 3.3 PCS 选型 22 3.4 电池管理系统（BMS） 24 3.5 能量管理系统（EMS） 26 3.6 储能系统总体设计 （6） GB/T 34133-2017 《储能变流器检测技术规范》 （7） GB/T 34131-2017 《电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范》 （8） GB/T 22473-2008 《储能用铅酸蓄电池》 （9） GB/T 34120-2017 《电化学储能系统储能变流器技术规范》 （10） GB/T 51048-2014 《电化学储能电站设计规范》 《电化学储能电站用锂离子电池技术规范》 （16） NB/T 42090-2016 《电化学储能电站监控系统技术规范》 （17） NB/T 42089-2016 《电化学储能电站功率变换系统技术规范》 （18） Q/GDW 11376-2015 《储能系统接入配电网设计规范》 （19） Q/GDW 11294-2014 《电池储能系统变流器试验规程》

18 个组件 1 串共 60 串，每 12 串组件接入 1 台组串式光伏逆变器。 逆变器：额定功率 110kW,额定电压 400V AC，共 5 台。 储能系统 1200kW/2236kWh（电池系统、储能变流器、EMS、辅控系统、智能并网 柜和隔离变压器集成在 1 台 20 尺集装箱内） 表 2 用户电力供应分布 分系统名称 用电量或发电量（万 kWh） 备注 负荷 总负荷 262 Management System/能量管理系统 2 PCS 储能变流器 3 PV 光伏逆变器 4 BMS 电池管理系统 5 BMU 从控，电池模块管理单元 6 BCMU 主控，电池簇管理单元 7 BAMS 总控，电池堆管理单元 8 SOC 剩余电量 9 SOH 电池健康状态 10 ETH 以太网通讯模块 11 Modbus Modicon（现为施耐德公司一个品牌）制定的一套工业通信协议 光储充综合能源系统方案设计说明书 共 17页 第 3页 3、配套 1200kW/2236kWh 储能系统 1 套，储能系统包含 6 台 200kW 组串式储能变流器，单台接入 1 个 372.736kWh 液冷电池簇，配套 EMS 系统； 4、将工厂重要负荷如主要产线设备、通讯设施、防灾报警系统、重要区域安防监控设施和火灾报警系 统归类为重要负荷当储能系统剩余 SOC 低于限定值时，系统自动切除非重要负荷只保证重要负荷的供电。

年，美国能源部发布《储能战略和路线图（草案）》，明 确储能战略发展方向；美国国家科学技术委员会发布《关键和新兴技 术清单》，将“能源存储和电池技术”列入其中。欧盟围绕净零排放 技术攻关和自主制造能力培育，发布《净零工业法案》《先进材料产 003 2024 年国际新型储能发展形势 业领导力通报》等文件，重点布局电池技术攻关，优先发展新型储能 相关的先进材料。英国通过较为成熟的电力市场机制促进新型储能快 速发展，新型储能 年。韩国发布《能源技术开发路线图》，提出未来十年能源 技术发展方向，包括压缩空气储能等技术攻关。澳大利亚发布《国家 电池战略》，提出到 2035 年成为具有全球竞争力的电池技术和电池 材料生产国，打造安全、弹性的电池供应链。拉美和中东地区是新型 储能发展的重要新兴市场，巴西计划大规模采购电池储能系统，为电 力系统提供调峰服务；智利积极发展风光储项目，通过《电力服务总 法》明确新型储能盈利模式；沙特阿拉伯将新型储能作为其能源产业 B。2024 年全球储能电池出 AB 引自中关村储能产业技术联盟全球储能数据库 004 2025 中国新型储能发展报告 货量达 3.7 亿千瓦时，同比增长约 65% A。全球储能系统出货量为 2.4 亿千瓦时，同比增长超 60% B。 （三）新型储能技术不断拓展应用 2024 年，各国持续开展新型储能技术创新探索。电化学储能领 域，澳大利亚推动新型锂离子电池硅负极材料应用；美国和日本布局

设计，研究讨论，为客户找到最合 适的未来方向 集团、事业部及基地 集团总部：供应链管理中心 事业部：营销运营中心、运营中心、电 池运营中心、产品研发中心、电池研发中 心、产品管理部、总裁办公室、人力资源 部、财务管理部 基地：西安基地、泰州基地、泰州电池基 地 相关领导参与 集团董事长、事业部副总裁、营销运营中心高 级副总裁、供应链管理中心总经理、集团流程 IT 部总监等相关领导的全力参与 面对面调研访谈 策略，导致库存积压， 经营困境，淘汰率较高。 基于集团愿景与行业特性，近几年不断提升电池技术、提供差异化的产品、 积极扩张产能、拓展营销网络等策略 2 3 1 先进的电池技术与差异化订 单 积极扩张产能，及时响应 订单需求 布局国内外营销网络，快速 争取全球市场份额 XX 在产品研发端对电池技术不断研发投入，在生产端快速建立全球生产基地并通过“满产”策略最大化产能， 在营销端对 “领跑 者”的核心要素。 • 电池设有独立的研发中心，进行产 业化的高效电池研发与互联技术开 发；在多领域与全球企业共同开发 创新产品 • 按照差异化订单接单，驱动定制化 生产与交付，最大化满足客户需求 • 全面扩张产能，设定未来三年产能规 划目标 , 以满足市场对高效产品的旺 盛需求 • 为更及时响应国内外的定制化订单需 求，在国内外建立 10 余个电池与生 产基地，总产能超过 以客户价值为核心

14MW/63MWh 铅酸电池 2MW/12MWh 液流电池 2MW/8MWh 钛酸锂电池 1MW/0.5MWh 梯次利用电池 3MW/9MWh 储能虚拟同步机 10MW/3.3MWh 一 期 二 期 ➢ 为了验证多种不同技术类型电化学储能技术在新能源并网领域的应用，推动国内总装水平的提高， 示范工程采用了5种不同类型的电化学电池储能方式； ➢ 为了实现电池储能全链条检测认证，二 光伏发电站电能质量检测技术规程 行业标准21项（发布） 行业标准5项（在编） ➢ 电化学储能电站检修规程 ➢ 电化学储能电站锂离子电池维护导则 ➢ 高寒地区电化学储能设施运行维护技 术规范 ➢ 电源侧调频用电化学储能系统运行 管理规范 ➢ 用户侧锂离子电池储能系统运行状 态评估规范 01 02 03 04 示范工程建设情况 风光储联合发电技术研究 储能在规模化新能源并网中的应用 国家自然科学基金 ➢ 基于多类型大容量电池储能系统的风光发电平 滑控制策略研究 ➢ 改善大型风电场电压稳定性的无功电压闭环控 制策略研究 河北省科技项目 ➢ 多类型储能装置在新能源发电中的示范应用 ➢ 高效高可靠低压交直流微电网关键技术及示范应用 ➢ 国家风光储输示范电站低频谐振分析及治理关键技 术研究 国家电网科技项目 ➢ 多类型储能装置的工程化示范 ➢ 电池储能规模化系统集成及接入关键技术深化研究

通过光伏发电改造进行储能 ，增加新能源投入能耗占比 ，通过电池进行储能 ，减少碳排放指标。 储能系统 消除尖峰负荷 应急供电 动态扩容 峰谷套利 储能系统 储能系统项目由户外储能一体 机完成 户外储能一体机通过后台监控 设置，设置 PCS 给电池充放电 时间，在 23:00-7:00 期间系统 给电池充电，在 10:00-15:00 和 18:00-21:00 电池给系统放电， 提供工厂负载用电，实现削峰 填谷的技术要求。 82797 电池电芯 (CELL) 容量（ AH ） 40 电池标称电压（ V ） 3.2 电池 PACK( 8S8P CELL) （ AH ） 320 电池 PACK 标称电压（ V ） 25.6 电池 PACK 容量（ Kwh ） 8.192 电池柜串联 PACK 数量 28 电池柜标称电压（ V ） 716.8 电池柜标称容量（ Kwh ） 229.376 电池柜并联数量 7 7 电池系统标称容量（ Kwh ） 1605.632 初始总成本单价（预估，以实际为 准）（含税元 /WH ） 2.15 初始总成本总价含税（万元） 345.21 初始总成本不含税（万元） 297.60 没补贴成本回收期（年） 5.70 成本补贴率 0.5 有补贴成本回收期（年） 2.8 日峰值电量（ Kwh ） 1770 峰值电费（尖峰加权） ( 元 /Kwh) 1.3871