中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月27-28日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦的中國光儲(chǔ)端信協(xié)同發(fā)展大會(huì)在重慶國際博覽中心召開。
此次大會(huì)以“協(xié)同創(chuàng)新 融合發(fā)展”為主題，設(shè)置開幕式暨碳達(dá)峰高峰論壇、工商業(yè)儲(chǔ)能與車網(wǎng)互聯(lián)專場、光儲(chǔ)氫協(xié)同發(fā)展專場、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成與智能安全預(yù)警系統(tǒng)專場、人工智能與碳足跡專場五個(gè)專場論壇。
來自行業(yè)主管機(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300余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)參加了本次大會(huì)對話與交流。
中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)、中國儲(chǔ)能網(wǎng)與中國儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合承辦，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)專家委員會(huì)提供學(xué)術(shù)支持。
4月28日下午，清華大學(xué)新型電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任程林受邀在儲(chǔ)能系統(tǒng)集成與智能安全預(yù)警系統(tǒng)專場分享主題報(bào)告，報(bào)告題目《大規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行可靠性評(píng)估理論與提升技術(shù)》。以下為報(bào)告主要內(nèi)容：
程林：大家好，非常高興來到美麗的山城重慶，分享我在清華做的一些研究。對儲(chǔ)能來說，安全是很大的瓶頸問題，隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，我們電力儲(chǔ)能也在跟進(jìn)。但是實(shí)際上電力儲(chǔ)能跟動(dòng)力電池還是有差別的，電池方面我們理論并沒有真正突破。前面的報(bào)告很好，講到安全，我覺得講得挺好的。真正的安全不應(yīng)該只是說我這個(gè)工程做多好、運(yùn)行多好。在運(yùn)行過程中，電芯級(jí)、模組級(jí)，然后才是集裝箱，然后才到系統(tǒng)。從行業(yè)統(tǒng)計(jì)來說，電力系統(tǒng)看到的電池儲(chǔ)能利用率極低，輕拿輕放、慢充慢放，限制了儲(chǔ)能的利用率。從可靠性角度，電池要用好就是元件、拓?fù)浜瓦\(yùn)行策略，電池單體、如何連接、如何集成、最后怎么樣用，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，用數(shù)據(jù)說話，所有電芯連接，要符合短時(shí)的安全、長時(shí)的可靠，這是我們的研究背景。
安全和可靠，安全就是一把火燒沒了，可靠是長期濫用后來談壽命，所以很多問題是安全可靠耦合在一起了。因?yàn)殡姵厮p影響電池健康狀態(tài)，進(jìn)一步影響電池安全性能，所以安全是動(dòng)態(tài)的，并不是一成不變的?？煽康膯栴}取決于你怎么用，所以是取決于用的過程中能不能用久。所以把安全和可靠混在一起聯(lián)合研究，就是我們講的運(yùn)行可靠性，電池全生命周期都要運(yùn)行安全，還要皮實(shí)。目前的電池安全研究，很多搞電芯的大量研究，數(shù)據(jù)也堆了很多，完全從機(jī)理上開展研究，機(jī)理研究的出路就是改變材料，改變技術(shù)路線。在運(yùn)行過程中，在不同健康衰減狀態(tài)下一樣要安全，所以這是動(dòng)態(tài)的。我們是通過實(shí)測中的電壓、電流、溫度，模組里面一般配置了溫度，加上時(shí)間，連續(xù)的時(shí)間顆粒度要滿足充放電的動(dòng)態(tài)特性感知，通過真正的物聯(lián)網(wǎng)去獲取數(shù)據(jù)，對它的動(dòng)態(tài)安全閾值要做預(yù)估和匹配，這是一個(gè)基本思想。具體來做，從機(jī)理開始借助模型，現(xiàn)在的消防都只關(guān)心測溫、測氣、著火，這些都不夠，真正應(yīng)該做到防范于未然。電池真正著火特別快，但是前面的過程很長，而且前面有一個(gè)T1、T2、T3，T1之前電池發(fā)熱是可修復(fù)，能不能回去，這是可以知道的。但是這個(gè)溫度到底在哪，與運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境、電池狀態(tài)都是相關(guān)的。我們現(xiàn)在電池中間不帶感知，全靠EMS管控，這是很難的。所以這里面核心的問題是找出它的溫度閾值，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)去估計(jì)和實(shí)測匹配，然后加以控制、評(píng)價(jià)。
安全運(yùn)行短時(shí)間馬上可以驗(yàn)證，但是真正的衰減就比較麻煩了，這個(gè)數(shù)據(jù)就很難，要長時(shí)間數(shù)據(jù)積累。我們提出要建立真正的儲(chǔ)能的長周期數(shù)據(jù)庫，我們也正在做。這里面的基本思想，也要從電池本身開始研究，本體來說電池為什么會(huì)失效，既有活性鋰的損失，也有活性材料顆粒的機(jī)械問題。所以既有電化學(xué)問題，也有機(jī)械問題，而且占據(jù)的主導(dǎo)是不一樣的，經(jīng)過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出了這樣的結(jié)論。我們還需要在運(yùn)行中估計(jì)這些數(shù)據(jù)，在運(yùn)行中建立模型，實(shí)際上就是電池的活性材料后面的衰減速度，我們提出全生命周期獲取數(shù)據(jù)以后定期維修抽檢去擬合這個(gè)參數(shù)，從2020年到現(xiàn)在我們合作廠家已經(jīng)在積累這些數(shù)據(jù)了，去做出每個(gè)電池的參數(shù)是要跟自己匹配的，所以我們希望在座有電池廠的，我們給你模型，你給出參數(shù)，運(yùn)行中我們根據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制。
運(yùn)行優(yōu)化，理論是一方面，能不能干出來是另外一方面。就算我知道模型了，就算我知道參數(shù)需要用實(shí)際數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)，但是你能不能控？我已經(jīng)預(yù)測進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)了，你能不能控？我們提倡柔性連接，我們現(xiàn)在已經(jīng)做到了每個(gè)電池模組增加能量網(wǎng)卡，這就是一個(gè)固態(tài)開關(guān)加連接，意味著我們的模組是可以開斷的。我們模組都是一并八串、一并16串，模組只要能夠精準(zhǔn)檢測到電池電芯的感知和模型的預(yù)測，控制的話直接控制到模組，今年清華的研發(fā)專項(xiàng)剛啟動(dòng)，就是希望把這個(gè)技術(shù)繼續(xù)深入到電芯級(jí)的管控。能量網(wǎng)卡直接嵌入到模組內(nèi)部，這是第一方面，你得有手段。
接下來你要有策略，策略是靠感知、靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。利用軟開關(guān)，我們可以直接檢測，而且在運(yùn)行中檢測，精準(zhǔn)獲取SOC是我們感知電池狀態(tài)的基礎(chǔ)。有了精準(zhǔn)的估計(jì)，就對電池的健康狀態(tài)包括一致性可以精準(zhǔn)的估計(jì)，然后就可以對它進(jìn)行評(píng)價(jià)。有了這個(gè)，我們就可以對它做到：一是有保護(hù)，保護(hù)是毫秒級(jí)的檢測，微妙級(jí)的開斷，檢測出問題直接開斷；二是能做到用PCS跟能量網(wǎng)卡協(xié)同起來進(jìn)行一致性充放電優(yōu)化控制；三是再往上跟EMS配合做電網(wǎng)互動(dòng)的優(yōu)化運(yùn)行，這是集裝箱內(nèi)部的電池模塊匹配策略和驗(yàn)證效果。
現(xiàn)在咱們直接談維修是不夠的，應(yīng)該先談運(yùn)行，運(yùn)行是維修的基礎(chǔ)。但是維修的問題主要是數(shù)據(jù)太多，如果我們把運(yùn)行微觀的做好以后，宏觀再用大數(shù)據(jù)的思想進(jìn)行學(xué)習(xí)，解決真正量大面廣、又要精細(xì)運(yùn)維、又要解決量的問題，所以這里提的是基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)來做，既要做到電芯級(jí)的檢測診斷，又要做到模組級(jí)安全控制和集裝箱優(yōu)化運(yùn)行，基于這些數(shù)據(jù)，我們積累大數(shù)據(jù)平臺(tái)來支撐后面的運(yùn)維?；舅枷耄ㄟ^信號(hào)的預(yù)處理、特征提取，我們不是簡單把數(shù)據(jù)堆到大數(shù)據(jù)平臺(tái)里面去，而是用壓縮感知的技術(shù)提取特征，以及對應(yīng)特征的有效樣本進(jìn)行電池元件的學(xué)習(xí)，去預(yù)測早期的故障，基于早期故障的預(yù)警來做后面的維修策略。
這是平臺(tái)開發(fā)案例：
這個(gè)三峽項(xiàng)目今年是投運(yùn)，后面的數(shù)據(jù)沒有出來，因?yàn)檫\(yùn)維是需要長期的，我們承諾是25年質(zhì)保和運(yùn)維，但是質(zhì)保不包括電芯更換，我們能夠進(jìn)行全生命周期的數(shù)據(jù)積累和運(yùn)維，當(dāng)然也是為了科研。
這個(gè)項(xiàng)目是2020年的重點(diǎn)基金項(xiàng)目，落到工程角度一個(gè)是18年的重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)主要是梯次利用項(xiàng)目，主要是驗(yàn)證理論基礎(chǔ)是否可行。這個(gè)當(dāng)時(shí)做的兆瓦級(jí)的不大，但是用的是他們回收的舊電池，包括他們倉庫里報(bào)廢的上不了車的電池。所以說白了就直接越到我們認(rèn)為既然早期不怎么衰減，我們直接進(jìn)入衰減后面一段進(jìn)行功能驗(yàn)證，這是檢測報(bào)告，目前正在運(yùn)行，已經(jīng)驗(yàn)收有一年多了，一直處在運(yùn)行狀態(tài)，這個(gè)是復(fù)合式儲(chǔ)能，數(shù)據(jù)直接傳到清華，清華做數(shù)據(jù)分析。
這是鐵塔項(xiàng)目，分布式梯次利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃示范工程，不同型號(hào)、不同批次，各種參差不齊的電池一起做分布式基站，現(xiàn)在在天津運(yùn)行。
三峽的烏蘭察布項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目比較大，完整項(xiàng)目550兆瓦1.1GWh，我們只做了50兆瓦100兆瓦時(shí)的數(shù)字儲(chǔ)能。項(xiàng)目要解決數(shù)字儲(chǔ)能的驗(yàn)證，我們跟三峽提的同臺(tái)驗(yàn)證，旁邊還有500兆瓦1GWH，我們要進(jìn)行同臺(tái)競技，現(xiàn)在正在投運(yùn)，這是平臺(tái)的情況。
因?yàn)闀r(shí)間原因，我就說到這里，謝謝大家。
