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電池儲能系統(tǒng)在質(zhì)量控制方面的經(jīng)驗和教訓(xùn)

作者:劉伯洵 來源:數(shù)字儲能網(wǎng) 發(fā)布時間:2023-12-06 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:在電池儲能供應(yīng)鏈中,采取嚴格的質(zhì)量控制和檢測的方法至關(guān)重要。美國清潔能源協(xié)會(CEA)的Chi Zhang和George Touloupas對于電池儲能系統(tǒng)中常見的制造缺陷以及質(zhì)量保證制度如何檢測這些缺陷進行了分析和探討。

事實表明,有效的檢測制度是電池儲能系統(tǒng)生產(chǎn)質(zhì)量保證的關(guān)鍵。美國清潔能源協(xié)會(CEA)自從2015年以來一直關(guān)注儲能服務(wù),當(dāng)時的儲能行業(yè)還處于相對早期的階段。該協(xié)會預(yù)測,儲能系統(tǒng)是世界各國可再生能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵推動者,也是電網(wǎng)運營商的寶貴資產(chǎn)。

在過去的8年,人們看到電池的容量從100 Ah以下擴展到目前的300 Ah以上。儲能系統(tǒng)從集裝箱式儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)今的高度集成、能源密集的模塊化機柜;以及大型液冷電池儲能系統(tǒng)。

與早期在電網(wǎng)規(guī)模電池儲能系統(tǒng)中采用電動汽車電池相比,電池供應(yīng)商也為電池儲能系統(tǒng)提供專門電池。人們也見證了電池儲能系統(tǒng)主要采用由韓國和日本電池制造商供應(yīng)的鎳、鈷和錳(NCM)三元鋰電池過渡到由中國制造商獨家供應(yīng)的磷酸亞鐵鋰(LFP)電池。此外,尚未取得重大突破的其他儲能技術(shù)(例如液流電池)也希望從鋰離子電池市場中分一杯羹。

電池儲能行業(yè)的快速變化

總的來說,電池儲能行業(yè)與幾年前大不相同,面臨了重大挑戰(zhàn),并因高增長率而加劇。鋰離子電池具有固有的局限性,使用不當(dāng)可能導(dǎo)致過度降解,或者導(dǎo)致無法控制的熱失控。

制造缺陷以及電力、熱量或機械方面的濫用,可能導(dǎo)致電池出現(xiàn)熱失控。在最好的情況下,消防系統(tǒng)將阻止電池火災(zāi)蔓延,導(dǎo)致儲能系統(tǒng)的一部分損壞。最壞的情況可能是導(dǎo)致儲能系統(tǒng)全部燒毀,導(dǎo)致長時間停機。此外,儲能系統(tǒng)各部分復(fù)雜性產(chǎn)生了額外的故障點,可能導(dǎo)致電池濫用和熱失控。電池發(fā)生火災(zāi)是電池儲能系統(tǒng)所有者或運營商都希望避免的噩夢,因為它會導(dǎo)致重大的聲譽和財務(wù)損失,并導(dǎo)致業(yè)務(wù)運營的長期中斷。

美國清潔能源協(xié)會(CEA)一直致力于通過其質(zhì)量保證服務(wù),有效地識別與電池儲能系統(tǒng)各個層面相關(guān)的制造風(fēng)險。這項工作包括識別儲能單元、電池模塊、機架和電池儲能系統(tǒng)之間的風(fēng)險。

質(zhì)量保證檢查

自從2018年以來,美國清潔能源協(xié)會(CEA)的工程師團隊一直在對全球部署的26GWh鋰離子電池儲能項目進行質(zhì)量保證檢查。質(zhì)量保證檢查在工廠生產(chǎn)電池之前進行;在生產(chǎn)過程中通過監(jiān)控進行審查;并在生產(chǎn)后通過出貨前檢驗和工廠驗收進行測試。在美國清潔能源協(xié)會(CEA)對全球52家工廠的調(diào)查中有了1300多項問題,表明偏離生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的最佳實踐、過程偏差或產(chǎn)品規(guī)格。

大多數(shù)人只關(guān)注電池質(zhì)量,卻很少關(guān)注集成問題,因為電池將被集成到模塊、機架和容器中。系統(tǒng)級問題占到全部問題的47%,而電池單元問題占30%,模塊問題占23%。復(fù)雜制造過程以及對質(zhì)量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的靈敏度,使電池成為電池儲能系統(tǒng)中最容易發(fā)生風(fēng)險的部件。但是,電池儲能系統(tǒng)還包含許多其他組件,因此大多數(shù)風(fēng)險來自其他組件。大量的系統(tǒng)級問題是由于人工集成過程的質(zhì)量控制不足、電池儲能系統(tǒng)的復(fù)雜性,以及儲能系統(tǒng)易受上游組件潛在問題影響。作為電池儲能系統(tǒng)制造過程的最后一步,系統(tǒng)集成可以放大子系統(tǒng)級別的潛在問題,并且容易受到子系統(tǒng)之間接口的質(zhì)量和性能風(fēng)險影響。

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