华为数字能源储能高级解决方案经理杨志:我们要从全生命周期考虑储能系统的安全

能见App 2023年10月18日 3867

2023年10月16日-20日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。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,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。

10月17日上午,华为数字能源储能高级解决方案经理杨志在“新型储能产业高质量发展论坛”上发表了题目为《智能组串式储系统安全设计关键技术》的主旨发言。

以下为演讲全文:

大家上午好,我是华为数字能源储能经理杨志。我们2023年1—8月份储能电池的一个产量达到了110个GWh,超过去年全年的产量,已经有51家电池产业的产能超过10GWh,百亿级项目有32个。今年上半年储能系统的新增装机总量达到16.7GWh超过去年全年的投运量。

从这组数据我们可以看出,我们储能行业当前处于快速发展的阶段。当前看这么多储能电站、存量电站,它的一个安全问题,是我们整个行业内同仁大家必须要面对和考虑的。

那我们先说一下储能电池这块。我们知道储能电池是储能整个系统的重要组成部分。电池技术路线上,有三元锂电池、当前主流的磷酸铁锂,还有一些少量的钴酸锂、锰酸锂电池。大家在选择储能电池时,更多关心的就比如说能量利用率、寿命、安全、成本。这些性能的发展相当于促进了我们整个行业的发展。

    锂电池的结构实际上主要有比如说圆柱型、软包型、方形电池。他就是在锂离子进行颗粒的电化学反应,在这个反应中运动产生电流,同时产生发热。我们接下来看一下电池热失控的演变途径,发热大于散热,会造成温升,造成电池内部的隔膜的融化,引起起火和爆炸。

原因有哪些?比如说原材料的失效、原材料选型的不正确。从外部看,我们说的高温、高湿的外部条件会诱使它发生,还有我们的操作原因。所以,各个方面都要去考虑。

第二个简单回顾一下全球储能安全事故,包括我们在进行一些思考。我们可以看出来近7年电化学储能电化学安全事故统计有70多起,其中韩国有30多起,美国也有将近20多起,中国的话有将近10起,我们可以从以下几个方面进行一个分析。

第一个是电芯的选择。三元锂电池的安全事故达到30多起,这个与早期储能电池选的更多是三元锂有关。韩国当前主要的是三元锂。第二从储能系统的一个运营状态来看,我们可以看出来,这么多安全事故的电池是带电状态,有一些运行、调试、待运行状态。第三个就是事故的发生时间上看,有的安全事故电池都是一年以内,还有超过一年的。第四个,从分布上来看,海外的安全事故数量多一些,可能跟他们储能发展比较早,时间更长有关,所以他们的存量电站也会更多。第五个就是我们储能电站的类型,早期是光储电站、调频项目。

我们这里要考虑的是,随着未来储能商业模式的成熟,储能电站真的用起来,未来储能系统的安全风险可能更大,我们相当于未来面临的挑战也将会更大。从储能电站的全生命周期来看,从早期的方案选型、方案设计、设备选型、生产、调试,到运维,整个生命活动都会影响到电站的安全,所以,作为业内人士,我们要从全生命周期里面考虑储能系统的安全。

我们知道储能行业发展应该有十几年了,当前处于最快速的发展阶段,从标准、政策方面也是得到了一些很多的支持。我们看到,国家标准委员会和能源局,今年发布的储能相关的标准就有100多条,其中跟安全相关的有20多条。政策对我们这个行业起到了很大的支撑作用,比如大家关心的电化学储能电站的安全工程里面。7月份实施对电化学储能电站的设备选型、运维等等方面都提出了很多的具体要求。另外一个大家比较关心的,比如说储能系统的一个最小保护单位已经做到一个包级,还有我们说到电力生产的25条重要要求。这里面对电化学储能安全提出了要求,还要做到簇级的故障报警上报。这些标准对我们的储能系统安全设计提到了很多的要求,我们要把这些要求落实到我们的产品当中,才能保证未来储能产品真正的安全运行。

    介绍一下我们华能智能组串式储能系统安全设计。大家知道,我们华为做大储是从2021年开始,我们经过了充分的市场调研,再进行我们的一个方案设计,包括我们后期的设备选型我们做到了全方面的考虑,尤其在测试这块我们反反复复把各种测试都做一遍,我们保证我们的产品在全生命周期全场景都能安全稳定的运行。

    我们总结下来有八大设计:一个是电芯,我们华为不做电芯,但是对电芯的测试都比较高。我们选用了陶瓷隔膜,我们用的是PE隔膜和陶瓷隔膜,在它的融点和穿刺强度做了很大的提升,陶瓷隔膜的穿刺孔更小,说明它的质量更高。

第二个就是电芯级的监控,包括我们的华为智能监控,可以做到电芯级的监控,可以做到10s内快速告警,可以让我们的运维更方便。

第三个就是我们电池包跌落测试,国标36276要求电池包1.2米跌落、100%的SOC的测试,保证它不起火、不爆炸。那华为也是考虑整个产品在它的全生命周期、全场景的一个运行情况。比如,电池包的转运、总装、后期的运维全场景,最高的话有3米,我们可以做到3米的电池包的跌落测试,都可以保证它的质量。

第四个就是一簇一管理。华为提出簇级管理的方案,通过一簇一管理避免并联失配,避免带来热失控的影响。

第五个就是一包一优化,避免串联影响,我们还可以起到故障隔离功能,比如说一个电池包坏了我们把电池包隔离掉,防止故障的扩散。我们的电池包还可以实现正负级的电压安全和运维时候人身的安全。

第六个是结合我们的一包优化、一簇一管理,结合我们的多级管理实现全方位的监控,实现分层分级的保护。

第七个是4级主动关断,2级被动隔离,实现储能系统全方位的电气隔离保护。

    第八就是我们说的更高的安全的防护,我们的电池仓、电气仓是有一个隔仓,这个隔仓大于一小时的防火设计并且通过了认证。在电池的结构方面我们满足了测试,并且我们的电池可以保证我们整个储能系统实现运输,我们在防护方面使用了IP55的防护等级,保证我们的系统可以安全、稳定、可靠的运行。

    我们的华为做大储的时间不长,但是我们的拓展两年的时间里,我们的发货量超过了2GWh,产品遍布全球,比如说高温、低温、高湿热、高炎热都有我们的项目,并且能安全可靠的运行。

    最后,我们知道这个行业当前正在快速的发展,我们华为也希望与业界同仁共同把产品的质量安全提升起来,最终保证我们行业健康良性的发展,谢谢大家!

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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