中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3月10-13日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十四屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)（簡稱“CIES”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會(huì)以“共建儲(chǔ)能生態(tài)鏈，共創(chuàng)儲(chǔ)能新發(fā)展”為主題，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場、國際市場、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的2011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)， 53417位線上注冊(cè)嘉賓將參加本屆CIES大會(huì)，儲(chǔ)能網(wǎng)視頻號(hào)線上直播11萬人參與觀看與交流。其中300余家企業(yè)集中展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認(rèn)證、飛輪儲(chǔ)能、液流電池、熔鹽儲(chǔ)熱、壓縮空氣儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
3月11日下午，中檢集團(tuán)南方測試股份有限公司儲(chǔ)能電池項(xiàng)目負(fù)責(zé)人江智林受邀在儲(chǔ)能檢測、認(rèn)證及標(biāo)準(zhǔn)專場分享主題報(bào)告，報(bào)告題目為《儲(chǔ)能系統(tǒng)檢測要求與關(guān)鍵性指標(biāo)應(yīng)對(duì)措施》。以下為報(bào)告主要內(nèi)容：
江智林：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家各位同仁大家下午好！我今天要講的題目是儲(chǔ)能系統(tǒng)檢測要求與關(guān)鍵性指標(biāo)應(yīng)對(duì)措施。
隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了重要的領(lǐng)域，儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性和可靠性的也成為了關(guān)鍵性的問題。今天我們就講講什么是儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能有哪些主要的檢測標(biāo)準(zhǔn)要求還有儲(chǔ)能檢測過程中的一些關(guān)鍵性指標(biāo)和應(yīng)對(duì)措施。
儲(chǔ)能系統(tǒng)是在需要時(shí)儲(chǔ)存能量，并在能源供應(yīng)不穩(wěn)定或者超過需求時(shí)釋放儲(chǔ)存的能量以滿足需求，儲(chǔ)存方式有機(jī)械儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能，機(jī)械儲(chǔ)能就是比較傳統(tǒng)的儲(chǔ)能方式，像水庫蓄能，電磁儲(chǔ)能就是電容儲(chǔ)能還有超導(dǎo)磁儲(chǔ)能，化學(xué)儲(chǔ)能就是我們的電化學(xué)儲(chǔ)能，電化學(xué)儲(chǔ)能主要是由儲(chǔ)能電池、電池管理系統(tǒng)，也就是BMS，還有EMS能量管理系統(tǒng)和PCS儲(chǔ)能逆變器組成。
我把這幾部分成四個(gè)角色。儲(chǔ)能電池?fù)?dān)任存儲(chǔ)角色，他主要負(fù)責(zé)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，將電能儲(chǔ)存在電池中，在需要的時(shí)候釋放出來，BMS是感知角色，主要是負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測、評(píng)估、保護(hù)等。EMS是作為決策的角色，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控還有能量調(diào)度等，PCS是執(zhí)行角色，負(fù)責(zé)控制儲(chǔ)能電池的充電放電過程，以及交直流的交換。
儲(chǔ)能電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，他主要是由電池單體通過串并聯(lián)的方式再加上一些特定的外殼和BMU采集模塊還有風(fēng)扇或者液冷板組成電池模塊，再由電池模塊加上高壓盒組裝成一個(gè)電池簇。
儲(chǔ)能主要的認(rèn)證有CB認(rèn)證，它根據(jù)儲(chǔ)能電池不同的應(yīng)用場景主要有IEC62619還有IEC63056，IEC62040這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，還有CQC認(rèn)證，電池的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)就是GB/T36276，BMS就是GB/T 34131，PCS主要就是GB/T34120和GB/T34133，還有其他一些認(rèn)證像北美的NRTL認(rèn)證和歐盟的CE認(rèn)證等等。
對(duì)于儲(chǔ)能電池主要的檢測標(biāo)準(zhǔn)有GB/T36276、IEC62619、IEC63056、UL1973、UL9540還有UL9540A，36276目前是有兩個(gè)版本，一個(gè)是目前正在應(yīng)用的版本2018版，還有一個(gè)是即將在2024年7月實(shí)施的2023版。兩個(gè)版本都是從三個(gè)方面來對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行檢測，分別是電性能及壽命檢測試、電安全測試和環(huán)境安全測試。
2018版的主要的測試內(nèi)容有常溫、高溫、低溫初始充放電能量實(shí)驗(yàn)，還有倍率充放電性能，以及能量保持、存儲(chǔ)、循環(huán)等。電安全主要就是過放、過充、短路、絕緣耐壓，環(huán)境安全就是擠壓、跌落、低氣壓、熱失控等等。
2023版在2018版的基礎(chǔ)上增加了功率特性、高溫低溫適宜性還有過載、振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，針對(duì)高海拔使用的儲(chǔ)能電池增加了在低氣壓環(huán)境下的充放電能量，還有低氣壓環(huán)境下的絕緣耐壓試驗(yàn)。針對(duì)液冷儲(chǔ)能電池增加了液冷管路的耐壓試驗(yàn)。
IEC62619是工業(yè)用電池的安全要求標(biāo)準(zhǔn)，他主要的內(nèi)容有電芯的外部短路、撞擊、過充和強(qiáng)制放電等，針對(duì)電池組主要是一個(gè)功能安全的考核，主要是過充、過流、過熱。
IEC63056是IEC62619的一個(gè)附加要求，他主要的測試內(nèi)容是耐異常熱、材料的防火等級(jí)還有絕緣阻抗等測試。
UL1973這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)考核的主要是內(nèi)部電池的失效耐受性還有保護(hù)電路的單一失效安全可靠性。從結(jié)構(gòu)安全考慮就是電芯、外殼、線路板，還有電氣間距、絕緣、管理系統(tǒng)等，對(duì)于保護(hù)電路的一個(gè)功能安全考慮就是各級(jí)保護(hù)的過壓、過流、過溫等控制。
眾多的檢測標(biāo)準(zhǔn)考量電池的眾多指標(biāo)要求，評(píng)估儲(chǔ)能電池性能的重要指標(biāo)有能量密度和功率密度，能量密度反映了儲(chǔ)能電池單位重量內(nèi)儲(chǔ)存的能量水平，能量密度越高，儲(chǔ)存的電能就越多，功率密度是儲(chǔ)能電池能夠提供的最大功率與儲(chǔ)存電能密度的比值，功率密度高的儲(chǔ)能電池能夠快速充放電，適用于高功率需求的場景，評(píng)估儲(chǔ)能電池使用壽命的指標(biāo)就是循環(huán)壽命，它通常是指儲(chǔ)能電池能夠在特定的溫度和深度循環(huán)充放電多少次而保持其容量水平。較高的循環(huán)壽命意味著儲(chǔ)能電池能夠更持久地發(fā)揮作用，并且更具有可靠性。安全性是決定儲(chǔ)能電池可靠性和使用壽命的重要指標(biāo)，它通常反映了儲(chǔ)能電池在不同溫度、電流和過充、過放等情況下的安全性，包括防火、防爆等。
在日常測試中，我們會(huì)遇到儲(chǔ)能電池充放電能量不足的情況，在這種情況下，我們要從三個(gè)方面分析，一是電池單體性能，若是電池單體本身的能量不足，組成電池簇后也很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，二是電壓均衡問題，模塊電壓不均衡，導(dǎo)致一個(gè)模塊充滿了而其余模塊還處于未充滿狀態(tài)，或者是單體不均衡，一節(jié)單體達(dá)到充電終止電壓，而其余單體可能還處于半電狀態(tài)，三是對(duì)電池性能影響最大的溫度，電池自身溫度不同性能也不同。電池對(duì)溫度特別敏感，高了不行，容易發(fā)生熱失控，溫度低了也不行，性能會(huì)大打折扣，如圖所示，電池的功率，能量，壽命，安全性需要在一個(gè)適宜的溫度區(qū)間里，電池才可以正常高效的去工作。電池的自身溫度保持在 20-30°C 范圍內(nèi)是最佳的，保持在 0-45°C 單位內(nèi)比較舒適，當(dāng)電池自身溫度低于 0°C 的時(shí)候，很容易出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，伴隨著就是放電功率收到限制。當(dāng)電池自身溫度超過 45°C 的時(shí)候，電池的循環(huán)壽命會(huì)急劇下降，嚴(yán)重的話還會(huì)出現(xiàn)熱失控安全問題。
除了電池能量不足還會(huì)遇到過充電起火、爆炸的現(xiàn)象。發(fā)生這種現(xiàn)象的有兩個(gè)主要原因，一是電池單體泄壓閥未及時(shí)打開，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度升高發(fā)生起火爆炸，這種情況下我們可以使用夾具對(duì)電池單體施加一個(gè)外部擠壓力，因外部有夾具，電池?zé)o法臌脹，內(nèi)部壓力更直接的作用到卸壓閥使其及時(shí)打開進(jìn)行對(duì)電池進(jìn)行泄壓。二是多個(gè)電池單體發(fā)生熱失控，電解液氣化噴出，氣化后的電解液高溫且具有可燃性，當(dāng)一個(gè)空間內(nèi)的可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度時(shí)遇到一個(gè)小小的火花都會(huì)發(fā)生爆燃，高溫的電解液可能會(huì)將電壓采樣線外皮溶解導(dǎo)致采樣線短路打火點(diǎn)燃電池單體噴射出的電解液，所以電池模塊的采樣線需要耐高溫且阻燃。
剛我們提到熱失控，什么是熱失控呢？在標(biāo)準(zhǔn)里是這樣定義熱失控的，GB/T36276里說的是電池單體內(nèi)部放熱反應(yīng)引起不可控溫升的現(xiàn)象；IEC62619里面說的是電芯內(nèi)部由放熱反應(yīng)引發(fā)的溫度不受控制的劇烈升高，UL1973里的定義是電化學(xué)電池以不可控的方式通過自加熱提高溫度時(shí)發(fā)生的事件。當(dāng)電池產(chǎn)生的熱量高于其所能散發(fā)的熱量時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱失控，這可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸和毒氣?？偟膩碚f就是電池單體因不合理使用導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)生非正常的化學(xué)反應(yīng)，如過高的電壓、過大的電流或者過熱的溫度造成的內(nèi)部劇烈反應(yīng)，從而導(dǎo)致電池內(nèi)部產(chǎn)生熱量，當(dāng)產(chǎn)生的熱量過多，電池?zé)o法消耗，散熱不夠及時(shí)，電池溫度急劇上升不可控造成熱失控。
什么是熱失控?cái)U(kuò)散呢？熱失控?cái)U(kuò)散是指電池模塊內(nèi)的電池單體發(fā)生熱失控后觸發(fā)與其相鄰或其他部位的單體發(fā)生熱失控的現(xiàn)象。那么該如何預(yù)防熱失控的擴(kuò)散？直接有效的方法就是增加內(nèi)部隔熱，減緩熱量在單體間的蔓延速度，甚至完全阻斷在電芯間，主要的應(yīng)對(duì)措施是在單體與單體之間增加隔熱材料，隔熱材料主要有以下幾種：石棉、氣凝膠、玻璃纖維，這幾種材料有一個(gè)共同的特點(diǎn)：導(dǎo)熱率低，他們極低的導(dǎo)熱率可以有效的阻止熱量的傳遞從而預(yù)防熱失控?cái)U(kuò)散。
我的演講到此結(jié)束，謝謝大家！
