鉅大LARGE | 點擊量：1116次 | 2019年02月24日
退役電池一致性較差 梯次利用過程中熱失控隱患概率會大大增加
傳統(tǒng)消防不能滿足于現(xiàn)在儲能電站的應(yīng)用。當(dāng)熱失控已經(jīng)發(fā)生了，我們在這個發(fā)生的過程當(dāng)中如何來檢測他，如何在火災(zāi)沒有產(chǎn)生之前，我們就把這個安全隱患傳遞給我們的用戶、傳遞給我們的后臺。
退役下來的電池他的一致性是比較差的，他在梯次利用的過程當(dāng)中出現(xiàn)熱失控的這種隱患概率也會大大的增加。目前如果我們關(guān)注新能源汽車這個行業(yè)，從今年7月份一直到10月份，也應(yīng)該看到過很多起這種新能源汽車發(fā)生火災(zāi)的案例。據(jù)我們不完全統(tǒng)計，大概有將近40起。
——摘自2018中國分布式儲能峰會黃丁來發(fā)言
2018年10月26日，北極星電力網(wǎng)、北極星儲能網(wǎng)、中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟在北京西國貿(mào)大酒店聯(lián)合舉辦2018中國分布式儲能峰會，在上午“主旨報告”環(huán)節(jié)，煙臺創(chuàng)為新能源科技有限公司儲能項目工程師黃丁來作“用戶側(cè)儲能電站安全隱患及解決方案”主題報告。
以下為發(fā)言實錄：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
煙臺創(chuàng)為新能源科技有限公司儲能項目工程師黃丁來：首先很感謝會議的主辦方給我們公司提供了這樣一個給大家做分享和匯報的機會，時間關(guān)系我以簡明扼要的方式給大家匯報一下我們在鋰電池儲能電站安全方面做的一些工作。
我的分享分四個部分，最重要的其實是前面三個部分。
第一部分，我給大家要分享的是儲能消防安全現(xiàn)狀。
這個是我們公司的發(fā)展簡介，一句話概括，2011年—2018年創(chuàng)為干了一件事，專注于鋰離子電池熱失控的探測、預(yù)警以及早期火災(zāi)的防護。儲能消防的安全現(xiàn)狀就是，前面我們有幾位專家也有講到儲能電站現(xiàn)在用的電池類型，對鋰離子電池新的電站基本上都是用的嶄新的電池，還有一些示范項目用的是從新能源汽車上面退役下來的動力電池。新的電池相對來說一致性是比較好的，出現(xiàn)安全的概率和風(fēng)險相對來說是要低一些的，對于這種退役下來的電池他的一致性是比較差的，他在梯次利用的過程當(dāng)中出現(xiàn)熱失控的這種隱患概率也會大大的增加。目前如果我們關(guān)注新能源汽車這個行業(yè)，從今年7月份一直到10月份，也應(yīng)該看到過很多起這種新能源汽車發(fā)生火災(zāi)的案例。據(jù)我們不完全統(tǒng)計，大概有將近40起。
出現(xiàn)這樣一個起火的很根本的原因其實就兩點，第一點，鋰離子電池的火災(zāi)目前沒有一個有效的方式進行控制。第二點，即使在早期得到了有效的控制，他還會發(fā)生二次的復(fù)燃，這也是我們儲能電站使用的一個重大的安全問題。
第二個，全球關(guān)于儲能電站標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)沒有得到很好的完善和建立。相對來說我們國家雖然在鋰電池、在儲能電站，從2013年一直到2018年，發(fā)展的速度很快，但是消防相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)其實是遠遠落后于現(xiàn)在的行業(yè)發(fā)展的。
目前在整個全球范圍內(nèi)，美國相對來說在儲能電站的消防標(biāo)準(zhǔn)這塊是做的步伐要領(lǐng)先于我們國內(nèi)的，他們不僅是在地方、還是行業(yè)都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)在實施和推動，各個公司可能也會建立自己公司的一些標(biāo)準(zhǔn)。
這是國內(nèi)的一個標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)我相信大家做儲能的集成商都在參考，尤其在參考第一個標(biāo)準(zhǔn)，第一個標(biāo)準(zhǔn)其實有一個很大的問題就是，2014年我國鋰離子電池的能量密度相對來說是比較低的，現(xiàn)在單體電芯已經(jīng)做到200多了，在這個標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，他對這種鋰離子電池的儲能電站危險等級規(guī)定的也是非常低的，所以說按照他規(guī)定的等級，我們現(xiàn)有的這種傳統(tǒng)消防就能滿足他的要求，可是事實上是滿足不了的。第二個團體標(biāo)準(zhǔn)也在推動，包括一些地方標(biāo)準(zhǔn)，像現(xiàn)在深圳市是已經(jīng)落地了一個標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)我了解像山西省、江蘇省、湖南省，他的電力公司都在推動地方標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，我們還有一些儲能企業(yè)，像中天這樣的，也有建立自己的公司的標(biāo)準(zhǔn)。
第二部分，安全方面的設(shè)計。其實現(xiàn)在大家做儲能電站，各個公司都是憑著自己對電站的了解和研究來做的，沒有新的統(tǒng)一的規(guī)范，每一家的設(shè)計可能都是不一樣的。我們主要整個的設(shè)計在安全方面，我們認為這六個方面，我們做的其實是兩個部分，第一個方面，弱點安全方面，我們是聯(lián)合BMS，和BMS進行了深度的融合，來實現(xiàn)早期火災(zāi)的預(yù)警，第二個方面，在使用安全上，也是結(jié)合我們公司的優(yōu)勢，主要是在電池電池?zé)崾Э氐倪^程當(dāng)中，實現(xiàn)早期的探測和預(yù)警，簡單來說，不等火災(zāi)發(fā)生，我就把這個隱患告知給我們的后臺。最后一個方面，我們提出來有這么一個終極防護，不讓它起火，但是這是理想狀態(tài)，也有辦法實施，但是這個成本是高昂的，所以現(xiàn)在在少數(shù)項目上我們有做，但是沒有得到一個普遍的推廣。
針對梯次利用我們也聯(lián)合了天津消防研究所，聯(lián)合了我們國內(nèi)主流的客車廠包括公交用戶，也在做這樣一個課題，就是退役動力電池的梯次利用，就是在移動儲能電站上的研究。其實這個研究在我看來，它首先要解決的就是，要研究它的可行性，現(xiàn)在有這樣一個示范項目，但是對于我們帶說，在安全上確實還是有很多的難點需要解決的。第二個方面，有一天真的能體量應(yīng)用的時候，我們希望這個系統(tǒng)能做到更加的靈活，他的通用性會更好。
這是一個傳統(tǒng)的消防，傳統(tǒng)的消防我為什么說它不滿足于現(xiàn)在儲能電站的應(yīng)用呢？他的痛點就兩點，第一點，他用的是這種典型的感煙和感溫的檢測傳感器，這個傳感器就是，在我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅３Ｒ?，包括我們會議室的現(xiàn)場都有，這種傳感器要求火災(zāi)發(fā)生之后他的報警要做到100%的準(zhǔn)確，做到100%準(zhǔn)確的同時也就意味著他報警存在嚴(yán)重的滯后性，簡單來說，他必須等火燒起來，并且要燒到一定的時間他才會報警，這種情況一旦發(fā)生在鋰電池這種儲能電站當(dāng)中，這個火災(zāi)一定是沒有辦法在短期內(nèi)撲滅的。第二個，這個系統(tǒng)他采取的通信方式是二總線式的，他不是我們現(xiàn)有的這種CAA總線或者485，我們儲能電站當(dāng)中能量管理系統(tǒng)和BMS，他采取的方式都是CAE或者485，他是沒有辦法和其他系統(tǒng)進行聯(lián)動的，這也是一個問題，簡單來說，可能某一個電池PACK已經(jīng)有問題了，我們整個外部系統(tǒng)可能接了高壓充電或者放電，隱患是非常大的。
這是我截了典型的圖片，我們在鋰電池方面做的大量的嚴(yán)重，2011年—2018年我們一直在干這一件事情。
左邊這個是熱失控之后他發(fā)生的一些機理方面的，有很多文獻上都有，我就不過多的講，用一句話概括就是，他真的出現(xiàn)熱失控之后，當(dāng)他產(chǎn)生的熱量大于他釋放的熱量之后，他會卸壓，產(chǎn)生大量的可燃氣體，溫度歸逐漸的升高，會冒煙，下一階段會著火，最后會達到高熱的狀態(tài)，這個溫度現(xiàn)在檢測到的有800多度到1000多度的都有，我們在這個問題上，熱失控已經(jīng)發(fā)生了，我們在這個發(fā)生的過程當(dāng)中如何來檢測他，如何在火災(zāi)沒有產(chǎn)生之前，我們就把這個安全隱患傳遞給我們的用戶、傳遞給我們的后臺，我們在不同的熱失控階段當(dāng)中，我們開發(fā)的這么一個集成化的探測控制其，里面集成了氣體的煙霧的、溫度的、火焰的傳感器，在電池?zé)崾Э氐幕蛘邇δ茈娬境霈F(xiàn)安全隱患的不同階段我們會有不同的幾個參數(shù)的采集之后根據(jù)我們核心的算法得出一個預(yù)警的級別，來實現(xiàn)分級的預(yù)警，來告訴我們的用戶他電站已經(jīng)出現(xiàn)了隱患，他的隱患到底是什么類型的隱患，到底達到了什么樣的程度。
這個就是我們集成的一個全新開發(fā)的探測控制器，和我剛才講的傳統(tǒng)消防當(dāng)中的煙感、溫感還是有差別的。這個產(chǎn)品其實最早應(yīng)用就是應(yīng)用在新能源汽車的標(biāo)準(zhǔn)箱當(dāng)中，而且現(xiàn)在在國內(nèi)主流的電池廠、車廠都有應(yīng)用，我們合作的電池廠差不多國內(nèi)有40幾家，車廠也有將近70幾家，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性上來說還是得到了充分驗證的。
這個是我們整個產(chǎn)品核心的算法，就是我們采集了氣體、煙霧、溫度，采集這些參數(shù)我們怎么能轉(zhuǎn)化成最后給用戶展現(xiàn)的結(jié)果，就是通過這么一個算法來做的。我簡單的針對這兩點，也是很核心的兩點，第一點就是，基于氣體煙霧和溫度的參數(shù)做的一個電池?zé)崾Э氐念A(yù)警模型。第二個，做的基于歷史穩(wěn)態(tài)與實時動態(tài)的電池系統(tǒng)電解泄漏檢測模型。這個很有意義，電解液泄漏早期我們是發(fā)現(xiàn)不了的，這種泄漏恰恰給我們整個電池包造成了很大的安全隱患。
這個是我們現(xiàn)有的解決方案參考的一些標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)其實也是相對來說比較落后了，我們整個解決方案其實就是這4個優(yōu)點，我重點講三個方面。第一，智慧預(yù)警。這個智慧預(yù)警我們也稱為分級預(yù)警，可以通過多種方式、多種媒介把預(yù)警信息傳遞給我們的這樣一個后臺或者我們的用戶。第二，智慧交房，我們稱為四級防護，這四幾防護其實是比較復(fù)雜的，這里面一句話、兩句話也說不清楚，簡單來說在火災(zāi)不同的階段，我們有不同的手段來保證他做到一個相對的安全。第三，重點方面其實就是一個全周期的監(jiān)測，不管你是充電、放電，整個過程當(dāng)中我們都能做到連續(xù)的監(jiān)測，并且能夠把數(shù)據(jù)實時的向我們的后臺進行傳輸。第四，安全的設(shè)計，我們現(xiàn)在也在做一個標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計規(guī)范。
這是我們整個系統(tǒng)的架構(gòu)，最重要的就是在這樣一個接口的設(shè)計上，就是我們能做到多系統(tǒng)的通信和聯(lián)動。
這是我們使用的一級消防或者一級防護一個典型的方案，這也是我們知道傳統(tǒng)消防存在的弊端之后對它進行了改進，這個也是目前整個用戶使用比較多的一個方案。
這個是另外一個方案，其實是一個管網(wǎng)式的，和剛才的那個有一些差別，它這個滅火器可以通到某一個電池柜里面的。
這個是我們整個系統(tǒng)的工作流程。簡單來說，其實就是在不同的階段能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)警，并且在不同的階段我可以和其他的這樣一個系統(tǒng)進行聯(lián)動和通信。
這個是我們對系統(tǒng)工作狀態(tài)的顯示，就是正常工作狀態(tài)，包括一些故障的狀態(tài)，包括一些維護的狀態(tài)。
這個是我們實際的現(xiàn)狀安裝之后的效果圖，這只是我們四級防護當(dāng)中的一級防護，也是我們應(yīng)用比較多的一個類型。
這個成果體現(xiàn)就是兩點，消防是一個特殊的東西，所以我們當(dāng)時在新能源汽車上應(yīng)用的時候，是通過了現(xiàn)在叫應(yīng)急管理部，當(dāng)時叫公安部，天津消防研究所最早通過的這樣一個供應(yīng)商。第二個是，我們整套技術(shù)也得到了科技部的認可，在科技部的技術(shù)成果評定的時候是國家領(lǐng)先的水平，這個是我們在車上的一些應(yīng)用，其實還是蠻多的。
在儲能上，其實我們應(yīng)用的案例就是，用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)都有很多，剛才我們做報告的難度電源他提到國內(nèi)很多電網(wǎng)做的項目其實我們都有參與，河南的、江蘇的，包括現(xiàn)在招標(biāo)結(jié)束正在實施的湖南長沙的項目，都能看到我們的身影，簡單來說，有鋰電應(yīng)用的地方就能看到我們公司身影的地方。
