海博思创姜力文:高安全储能系统体系方案设计

能见App 2021年10月19日 2684

2021年10月17日-20日,2021北京国际风能大会暨展览会(CWP 2021)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京。

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题,历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

在储能与新能源融合发展论坛上,北京海博思创科技股份有限公司姜力文发表了题为《高安全储能系统体系方案设计》的主题演讲。

以下为演讲实录:

姜文力:大家各位好,我是海博思创姜文力。今天就高安全储能系统设计与在座各位进行一个汇报与交流。主要从三方面进行全面介绍,背景意义,系统安全设计方案和系统安全测试验证。

众所周知,从2020年初国家电网的体改文件发布,到3060目标提出,以及今年年全面推动新型储能发展的指导意见颁布,储能进入了一个全面快速的发展期。储能大力发展的前提,就是国家大力扶持,也是有重大的意义,前面同仁都已经提到过了,我再简单说一下。从电网侧、发电侧它能协助新能源发电的接入,能保证新能源接入的可靠性,同时也能为双碳目标做出一定贡献。电网侧储能有着可以调节电压和调节频率功能,使发电更加可靠,用户侧这一侧是它能够起到峰谷调节的作用,又基于说新能源汽车的发展,储能也是起到了移动充电的作用。

伴随着新兴行业兴起,前期总会经历一些坎坷,前些年也是出现了一些比较严重的行业事故,基于之前的事故我们也是吸取了一些教训,进行了全面的分析。

对之前事故的分析主要有几点,一是电芯本体安全,再就是电气安全,管理系统的一个缺陷。防火设计的缺陷,以及说消防预警系统的缺失和消防灭火系统的失效,这几点无论任何一点出现问题,都会导致比较严重的事故发生。综上,高安全的储能系统设计,是储能产品推向市场的重大前提。

下面我对储能安全设计进行一个全面的讲解,是分为几大类,每一类列了几小点,后面针对重要部分做详细的讲解和分享。

电芯安全主要考虑热失控,漏液等安全,结构安全,阻燃,防火等级方面,软件管理一方面是监测,一方面是控制策略。监测主要是电芯的过充过放过温过流,控制策略多层的联动,以及及时响应这块关注点。电气安全主要是电气安全设计,以及动力连接,防爆,接地,绝缘等方面。消防是我们的重点,主要也是从以下几个方面考虑,早期的消防预警以及火灾监测,以及后期主动排气,防爆泄压和消防联动,热管理安全,采用风冷或者液冷保证储能系统处于安全运行的环境,也做了一些安全的实验验证。劳动安全主要考虑到人身的安全,进行维护的时候。

下面对几个重要的点做一下讲解。首先是电芯安全,海博思创是外采电芯的模式,但是基于对电芯安全的重视,也是有专业的硕博团队,对电芯进行全面的安全边界特性的研究,制定了严苛多维多极的筛选标准和准入标准,也是严格执行国标或者是行业标准进行全面的测试验证和引入。对电芯前提的选型、引入、现场测试以及说正式投运到市场之后我们也是会对它进行全面的质量管控约束,以保障电芯始终这个本体始终处于健康的状态。

电气安全,拓扑是我画的储能行业比较标准的拓扑,这是集中式储能的拓扑,这是之前传统的,也是对传统进行全方面失效点分析,包括前面同仁提到过这种并联,只有并联是存在着一些风险的,我们研究的方案倾向于模块化这种应用,对于这个系统分析之后,首先刚才提到了,模块化的方向,应用使用方向,设计方向,加强了熔断保护,绝缘,接地,以及可靠性连接这块全方面的设计。

结构安全,大到选址,厂区的建设,防火隔离这块的设计,小到模块,电池簇防火阻燃,我们进行了全面考虑,同时也会利用一些仿真软件对机器安全进行仿真,当然后续还有一个测试验证环节,结构安全方面还配合了消防系统需求做了主动通风以及防爆泄压方面的结构。

消防安全,前面同仁提到过了,首先是消防供电这一块,我们备电7小时前提下做一个冗余备电,保证消防运行和实施。极早期预警系统监测,我们是可燃气体监测,同步也有软件监测,对电芯电压或者内阻一个监测,这也是我们现在行业面临的问题和挑战,我们公司成立这块相应团队做研究,希望这块跟行业保持一致,后面这块做得更好,火灾探测我们采用传感的温感、烟感和温湿度,也是探究更符合储能行业的产品去应用。主动的排风系统和联动系统是采用了主动排风机+电动百叶的模式。最后一道安全防线就是灭火系统,目前采用行业比较通用细水雾、水消防等,保证这个系统安全。

管理系统,我们是从模块、电池簇,电池系统到占几这一部分是有四层架构,以及象限管理和保护机制,能够做到可靠的管理系统联合判断,分级预警,防止误判,漏判,也是做到电热、消防分级联动具备这样能力。

除了以上信息采集监测和策略执行,海博有一个云平台去实时监测场站系统运行的情况,能够早期预警事故前期早期,进行多维的精准的实时的监测与数据分析。

热管理安全,我们也有一支专业的热管理团队,在产品设计的前期就会做产品建模的分析,然后产品做出来之后也会做多温度,多工况的热管理策略的验证,基于之前多年的行业一个经验,目前我们也是具备完善的热管理控制策略的能力,以专业设计设计风道,或者液冷系统管道设计。同时现在还采用了智能分舱温度控制,引入了新风功能,使热交换更有效更可靠的使用,也使系统在更加稳定的系统中运行,保证系统的安全。

下面介绍一下系统安全测试验证,首先介绍一下海博的测试能力,海博有专门的实验室,也是有国家资质认证的,研发人员30人,硕博人员超过50%,近十年来积累了上百款电池测评以及数据积累,参与了多项行标和国标制定,这是我们实验室的能力,给大家简单介绍一下。

测试验证是我们每一款的降低产品,或者说是研发产品都会做全系列DV测试验证,主要分为九大类,40余项的DV测试,热管理、性能、电气结构性能,BMS策略全方位的验证,才会推向市场。

以上是我就储能安全设计主题全面介绍,下面我介绍一下海博思创。海博思创成立于2011年,下个月是我们成立10周年,现在有三大板块的业务,分别是智能电网储能系统,新能源汽车动力电池系统,还有工程机械动力系统三个方面。

主要再介绍一下储能目前的几款量产的产品,第一个是功率型系统,第二液冷系统,第三高压风冷,1500V的系统,第四是移动储能车,这是目前四个比较大的产品,后续还有更适应市场的一些产品来推出。以上就是我全面的分享,看看大家有什么意见或者交流的会后可以找我来交流。谢谢。

 

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