中國儲能網(wǎng)訊：5月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦，200余家機構(gòu)共同支持的第十一屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。本次大會主題是“堅守儲能安全底線，推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。
在5月25日上午的“儲能安全與標(biāo)準(zhǔn)檢測認(rèn)證”專場，香港大學(xué)香港量子人工智能實驗室教授嚴(yán)曉分享了主題報告《鋰電池儲能全生命周期的安全預(yù)診斷和數(shù)據(jù)化運維》。經(jīng)演講人本人授權(quán)同意，小編整理了演講速記，并將速記內(nèi)容分享如下：
嚴(yán)曉：謝謝，我除了香港大學(xué)的兼職教授以外，我還是上海玫克生儲能的首席科學(xué)家，外面的T02是我們的展位。
儲能有三大痛點：1.安全性，2.一致性，一致性問題也會帶來進一步的安全性，3.怎么做檢測，這么多又串又并，怎么知道某個電芯有問題，是要拿出來一個個測嗎？前面北德同事講過全生命周期，一個儲能集裝箱放在那里，你怎么知道它什么時候該退下來、有危險？針對三大痛點我們開發(fā)了“電池診斷云平臺”。
診斷云平臺的整個思路是這樣的，我們有一個智能硬件比如BMS，把數(shù)據(jù)傳到云腦，在充電過程當(dāng)中，通過這個充電曲線，我把電芯的關(guān)鍵參數(shù)提取出來，再根據(jù)鋰電池的知識地貌做診斷做決策。具體的話，電芯關(guān)鍵參數(shù)是怎么測到的呢？我們對充電曲線進行處理，叫容量增值法，進而可以計算每一個電芯的容量和內(nèi)阻等參數(shù)。對電池串聯(lián)模組，有一個充滿后其他的就不能充，你可以計算模組內(nèi)其他的需要多少時間充滿，從中得到一個分布，然后進行判斷。所以這是一種在電芯層面免拆解和零時間成本的關(guān)鍵參數(shù)獲取方法。
這是我們在UL1974梯次利用標(biāo)準(zhǔn)上提的修正建議，我說UL1974挺好，但是你缺了對在用鋰電池的檢測方法。測什么、怎么測，怎么對它進行校正？我們提了這個建議，然后被采納了，現(xiàn)在正在走流程。
怎么做診斷？我們的診斷有兩塊，第一是異常。假如你有這些特征值，就是電池性能參數(shù)，都是很窄地在3σ或者2σ范圍之內(nèi)，你沒有異常，你基本上就是安全和可靠的。假如你超出了這個范圍，你就有異常，異常不一定就有安全隱患，不一定馬上要出問題，但是你要注意了。什么時候會出問題？比如說我這邊有一個曲線，在正態(tài)分布里面是正常的，我知道在過了這個正常區(qū)域較遠(yuǎn)的地方有一個故障點，你要在接近該故障點前某個閾值及時“叫停”，這個閾值在正常點和故障點的中位靠右，靠右多少跟數(shù)據(jù)離散度和虛警率有關(guān)系，叫恒需警原理。
用同樣的方法，我們四年前（2017年）在工博會上我的團隊展出了能對電動汽車進行快速年檢的設(shè)備樣機，被解放日報稱為“電池醫(yī)生”，后來我們公司把它升級到云診斷，大家可以去T02了解。
我們判斷鋰電池衰老到什么程度該讓其退役呢？依據(jù)是啥？實際上整個學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界對鋰電池的理解還非常淺薄，我們只是知道一些知識地貌，比如說衰老有多種模式和不同的根源并且都是隨機的。在充電過程中要是太快并在較低的溫度就容易在負(fù)極上析鋰，析鋰嚴(yán)重就會形成枝晶，而枝晶長大戳破薄膜就會導(dǎo)致內(nèi)短路，短路過程中釋放大量能量導(dǎo)致熱失控、熱蔓延等等。你可能會問，具體來說你有辦法提前判斷嗎？我們對老化鋰電池的測試中發(fā)現(xiàn)幾種微短路先兆的案例。一般正常情況下，充電過程中電壓是單調(diào)上升的，如果你看到某個電芯往下走了，這就是一個微短路先兆的案例之一。我們用這種方法跟浙江華云合作，在國網(wǎng)頭條里面有他們第一個國內(nèi)首個商業(yè)化儲能運行平臺就是我們幫他實現(xiàn)的。
針對鋰電池產(chǎn)業(yè)缺乏一個有預(yù)測能力的鋰離子內(nèi)部導(dǎo)電機理這一現(xiàn)象，香港大學(xué)陳冠華教授邀請我作為兼職教授加入量子人工智能實驗室，配合他基于量子力學(xué)第一性原理的計算共同建立鋰電池SOC與開路電壓、內(nèi)阻的容量之間的量化關(guān)系，從單體到模組再到系統(tǒng)，目的是建立一個有可預(yù)測能力的理論模型。
這里是一個方案比較，我們的解決方案跟特斯拉比較，跟國內(nèi)的知名儲能BMS提供商比較有哪些特點。每家都有電壓和溫度閾值的硬件保護。特斯拉還有一個辦法，比如說兩年前在地下車庫出了問題，過了一段時間，它把充電限制到90%，它可以通過OTA來做這件事情，但缺乏我們的診斷。我們就用剛才的方法，我可以提前兩周發(fā)現(xiàn)，是一種保守的說法，實際情況是在我們的加速老化實驗中提前22個充放電循環(huán)發(fā)現(xiàn)了微短路先兆，加速老化是在45度和1C充放電。因為有了這些知識知識地貌，我們可以在出現(xiàn)異常的時候先去干涉，避免它進入到安全隱患狀態(tài)。做法是在參數(shù)足夠異常時動態(tài)調(diào)整電池的控制參數(shù)以避免亞健康的電芯處于極端工作條件下，已達到延長壽命的效果。另一個關(guān)鍵點是我們能夠充完電就把參數(shù)測出來了，然后如果你的參數(shù)就在一定的范圍內(nèi)，就還正常運營，至少到異常甚至有可能到故障的時候我就叫你end of life。這就是我們有一個在線的免拆解的“零時間成本”，但定期還需要做一些校正看這些參數(shù)是否準(zhǔn)確。我們比較下來，內(nèi)阻和容量與標(biāo)準(zhǔn)測試方法有5%的誤差。我們的運維方法就是數(shù)字化運維，線上定位線下維保，所以我們認(rèn)為這是特斯拉都沒有的技術(shù)。整個的運維成本，因為我們可以定位到具體的問題模組，可提前預(yù)警，而且我現(xiàn)在還可以通過量化分析提前預(yù)測運維的效果。比如說我知道我能提升整個電池簇容量5%我就去做運維，而且怎么去做運維，是直接替換還是均衡，是充電均衡還是放電均衡等等，這樣就能大大提升運維效率。
這是Awake BMS?，F(xiàn)在的儲能電池是睡著了不知道知道的狀態(tài)。我們的BMS是讓電池處于醒著狀態(tài)的，把我們的診斷功能結(jié)合起來。因為我知道你的情況，然后我可以動態(tài)調(diào)整。大家有興趣的話，可以到我們T02。
這是我們的智能硬件產(chǎn)品——電池數(shù)字化管理的“基建”。具體產(chǎn)品，大家可以到702具體玩一玩。
這邊是軟件平臺，我們從安全性、可靠性、經(jīng)濟性以及來給你做診斷。在維護的時候，比如說你換了模組，你要知道是不是恢復(fù)了，你按一鍵，它把所有的診斷好了，你再按一鍵，它就可以恢復(fù)正常。這是我們與國家電網(wǎng)和發(fā)電集團的幾個案例。這是我們的能源合作伙伴、消費行業(yè)的合作伙伴。
謝謝！
