原文发表于《科技导报》2025年第11储能电池测试技术如何推动新能源产业

电池储能是新能源安全运行的“超级稳定器”,测试仪器则是贯穿电池储能乃至新能源系统研发、生产、制造、应用等全生命周期的关键利器。《科技导报》邀请相关领域专家以电池测试技术与仪器为典型案例撰文,系统回顾了中国电池测试仪器从产品进口到技术自主创新的演进之路,剖析了测试技术促进我国新能源装备革新升级,二者相互促进、协同发展的关系,并总结了中国科研人员不惧封锁,勇挑重担,攻坚克难,自主研制测试仪器的实践经验和体会。


2025年3月,美国《华盛顿邮报》刊文:“在未来的绿色科技领域,中国已超越世界上包括美国在内的所有国家。” 毋庸置疑,中国建立了完备的新能源装备“研发—测试—生产—制造—应用”全链条体系,成为全球新能源技术及产业引领者。在国家大力支持下,中国科研人员长期秉持“学科交叉、技术创新、校企协同、国际推广”攻关路线,攻克了核心元器件制造、数字化控制、一体化集成等挑战难题,取得一大批具有国际影响力的原创性成果。这不仅是科技实力赶超一流的飞跃,也是学术自信的生动彰显。目前,中国实现了新能源技术与装备从无到有、由弱变强的跨越式发展,已成为新能源技术创新最活跃、制造能力最强劲、应用场景最广泛的国家


1 重大需求

突破电池测试国家“卡脖子”难题

电池储能是构建新型电力系统、实现国家能源转型的核心技术,在平抑新能源发电波动、提升并网电能质量等方面具有不可替代的作用。然而,电池储能系统结构复杂,由海量电池单元高度集成,其精密测控与安全高效利用极为困难,属于能源变换“高危”装备。在新能源行业,电池要发展,测试必先行。电池测试仪器需要利用大功率电源激励电池,并同步采集电压、电流等基础参数,进而智能建模并估计出健康状态、剩余寿命等性能参数,建立综合评价体系。电池测试仪器工作原理如图1所示。

图1 电池智能精密测试仪器工作原理

电池测试仪器既是实现国家“双碳”战略的重大需求,也是基础研究与应用研究的必然需求。电池测试仪器的功能示意如图2所示。

图2 电池测试仪器功能示意


2 技术创新

大功率电池测试技术大国崛起之路

回首中国电池测试技术与仪器产业发展历程,大致可划分为“大量引进、模仿替代、超越引领”3个阶段。21世纪以来,中国开始自主研发电池测试技术和仪器。

以山东大学等为代表的研究机构坚持学术自信,以系统工程思维统筹全局,组建多学科交叉、产学研协同创新团队,建立健全产学研高效合理的合作机制和成果转化制度,推动创新技术成果从实验室快速走向产业。2015年,山东大学承担电池测试领域第一个国家自然科学基金委员会重大仪器专项“动力电池综合测试与智能模拟仪器研制”,在国际上率先研制出具有自主知识产权的高频高效电池智能测试仪器,实现了电池测试的模式变革

历时10年的持续攻关,让科技创新成果深深扎根祖国大地上:创建了电池“快速精准激励−智能建模估计”一体化测试方法体系。新技术实现了电池测试领域自立自强,带动了中国电池测试仪器产业换代升级和民族品牌崛起,为中国电池技术领先世界作出了重要贡献。近年来,电池测试仪器国产化水平不断提高,已将国外品牌的国内市场占有率由过去90%以上压缩到不足10%,完成了从依赖进口到国产崛起的逆袭之路


3 数智引领

电池测试技术与标准体系重构

着眼未来,在数字化转型的时代背景下,电池测试领域“智能化、精密化、多功能化”的发展态势显著。如何将智能化、信息化与数字化深度融合,已成为从“量增”到“质变”,实现行业变革的重要力量。

在电池智能精密测试仪器研发过程中,提出了基于数据模型融合的多状态智能协同估计理论,通过小样本测试并运用深度学习方法,精准预测电池性能演变规律,以估代测实现电池性能参数快速精密测取;在全球新能源领域领军企业比亚迪击败国外品牌,1年内中标300台套,用于开发系列新型电池产品,显著缩短了测试周期,大幅提高电池产品迭代速度,为比亚迪电池技术领跑全球提供支撑。

电池测试标准体系建设对引领行业科技进步和产业发展,提升中国电池测试技术水平和国际地位意义重大。目前,中国已建立了相对完备的电池测试标准体系,第三方检测认证机构也不断涌现,保障了电池相关产业的快速健康发展。大多标准都是针对电池本身而非测试仪器的检测规范。2019年,山东大学牵头起草了首个针对电池测试仪器的团体标准T/CPSS 1006《锂离子电池模组测试系统技术规范》,填补了该领域空白。


4 协同共进

中国电池测试与新能源产业共荣发展

电池测试技术进步有力推动了中国新能源装备全产业链集群突破。目前,山东大学新能源系统控制核心专利技术在新能源头部企业成功实现成果转化,与头部企业合作研制性能国际领先的光伏并网控制、电能质量控制、储能控制等系列产品,应用范围覆盖全国各大区域电网,并大量远销海外,占领国际市场。新产品的广泛应用,全面提升了中国电网的新能源接纳能力,经济社会生态效益显著。国家创新群体项目结题优秀,评价:“已成为新能源控制领域国家战略科技力量的重要组成部分”。

本文作者:张帅、丁文龙、段彬、张承慧
作者简介:张帅,新能源与高效节能国家地方联合工程研究中心,副研究员,研究方向为新能源系统控制;丁文龙,新能源与高效节能国家地方联合工程研究中心,教授,研究方向为储能测试电源控制技术;段彬,新能源与高效节能国家地方联合工程研究中心教授,研究方向为电池储能测控技术;张承慧,山东大学控制科学与工程学院,教授,研究方向为新能源系统控制、复杂工业系统优化控制。


文章来张帅, 丁文龙, 段彬, 张承慧. 储能电池测试技术如何推动新能源产业[J]. 科技导报, 2025, 43(11): 16-21.
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