中國儲能網(wǎng)訊：4月27-28日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦的中國光儲端信協(xié)同發(fā)展大會在重慶國際博覽中心召開。
此次大會以“協(xié)同創(chuàng)新 融合發(fā)展”為主題，設置開幕式暨碳達峰高峰論壇、工商業(yè)儲能與車網(wǎng)互聯(lián)專場、光儲氫協(xié)同發(fā)展專場、儲能系統(tǒng)集成與智能安全預警系統(tǒng)專場、人工智能與碳足跡專場五個專場論壇。
來自行業(yè)主管機構、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的300余家產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈企業(yè)參加了本次大會對話與交流。
中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會、中國儲能網(wǎng)與中國儲能網(wǎng)聯(lián)合承辦，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會專家委員會提供學術支持。
4月28日下午，清華大學新型電力系統(tǒng)運行與控制全國重點實驗室副主任程林受邀在儲能系統(tǒng)集成與智能安全預警系統(tǒng)專場分享主題報告，報告題目《大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)運行可靠性評估理論與提升技術》。以下為報告主要內(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。對儲能來說，安全是很大的瓶頸問題，隨著電動汽車的發(fā)展，我們電力儲能也在跟進。但是實際上電力儲能跟動力電池還是有差別的，電池方面我們理論并沒有真正突破。前面的報告很好，講到安全，我覺得講得挺好的。真正的安全不應該只是說我這個工程做多好、運行多好。在運行過程中，電芯級、模組級，然后才是集裝箱，然后才到系統(tǒng)。從行業(yè)統(tǒng)計來說，電力系統(tǒng)看到的電池儲能利用率極低，輕拿輕放、慢充慢放，限制了儲能的利用率。從可靠性角度，電池要用好就是元件、拓撲和運行策略，電池單體、如何連接、如何集成、最后怎么樣用，數(shù)據(jù)驅動，用數(shù)據(jù)說話，所有電芯連接，要符合短時的安全、長時的可靠，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。因為電池衰減影響電池健康狀態(tài)，進一步影響電池安全性能，所以安全是動態(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，就是我們講的運行可靠性，電池全生命周期都要運行安全，還要皮實。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，完全從機理上開展研究，機理研究的出路就是改變材料，改變技術路線。在運行過程中，在不同健康衰減狀態(tài)下一樣要安全，所以這是動態(tài)的。我們是通過實測中的電壓、電流、溫度，模組里面一般配置了溫度，加上時間，連續(xù)的時間顆粒度要滿足充放電的動態(tài)特性感知，通過真正的物聯(lián)網(wǎng)去獲取數(shù)據(jù)，對它的動態(tài)安全閾值要做預估和匹配，這是一個基本思想。具體來做，從機理開始借助模型，現(xiàn)在的消防都只關心測溫、測氣、著火，這些都不夠，真正應該做到防范于未然。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T1、T2、T3，T1之前電池發(fā)熱是可修復，能不能回去，這是可以知道的。但是這個溫度到底在哪，與運行狀態(tài)、環(huán)境、電池狀態(tài)都是相關的。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)驅動去估計和實測匹配，然后加以控制、評價。
安全運行短時間馬上可以驗證，但是真正的衰減就比較麻煩了，這個數(shù)據(jù)就很難，要長時間數(shù)據(jù)積累。我們提出要建立真正的儲能的長周期數(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失效，既有活性鋰的損失，也有活性材料顆粒的機械問題。所以既有電化學問題，也有機械問題，而且占據(jù)的主導是不一樣的，經(jīng)過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出了這樣的結論。我們還需要在運行中估計這些數(shù)據(jù)，在運行中建立模型，實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)，運行中我們根據(jù)數(shù)據(jù)驅動進行控制。
運行優(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)需要用實際數(shù)據(jù)來驅動，但是你能不能控？我已經(jīng)預測進入危險狀態(tài)了，你能不能控？我們提倡柔性連接，我們現(xiàn)在已經(jīng)做到了每個電池模組增加能量網(wǎng)卡，這就是一個固態(tài)開關加連接，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，模組只要能夠精準檢測到電池電芯的感知和模型的預測，控制的話直接控制到模組，今年清華的研發(fā)專項剛啟動，就是希望把這個技術繼續(xù)深入到電芯級的管控。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)驅動。利用軟開關，我們可以直接檢測，而且在運行中檢測，精準獲取SOC是我們感知電池狀態(tài)的基礎。有了精準的估計，就對電池的健康狀態(tài)包括一致性可以精準的估計，然后就可以對它進行評價。有了這個，我們就可以對它做到：一是有保護，保護是毫秒級的檢測，微妙級的開斷，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)互動的優(yōu)化運行，這是集裝箱內(nèi)部的電池模塊匹配策略和驗證效果。
現(xiàn)在咱們直接談維修是不夠的，應該先談運行，運行是維修的基礎。但是維修的問題主要是數(shù)據(jù)太多，如果我們把運行微觀的做好以后，宏觀再用大數(shù)據(jù)的思想進行學習，解決真正量大面廣、又要精細運維、又要解決量的問題，所以這里提的是基于大數(shù)據(jù)平臺來做，既要做到電芯級的檢測診斷，又要做到模組級安全控制和集裝箱優(yōu)化運行，基于這些數(shù)據(jù)，我們積累大數(shù)據(jù)平臺來支撐后面的運維?；舅枷耄ㄟ^信號的預處理、特征提取，我們不是簡單把數(shù)據(jù)堆到大數(shù)據(jù)平臺里面去，而是用壓縮感知的技術提取特征，以及對應特征的有效樣本進行電池元件的學習，去預測早期的故障，基于早期故障的預警來做后面的維修策略。
這是平臺開發(fā)案例：
這個三峽項目今年是投運，后面的數(shù)據(jù)沒有出來，因為運維是需要長期的，我們承諾是25年質保和運維，但是質保不包括電芯更換，我們能夠進行全生命周期的數(shù)據(jù)積累和運維，當然也是為了科研。
這個項目是2020年的重點基金項目，落到工程角度一個是18年的重點研發(fā)專項主要是梯次利用項目，主要是驗證理論基礎是否可行。這個當時做的兆瓦級的不大，但是用的是他們回收的舊電池，包括他們倉庫里報廢的上不了車的電池。所以說白了就直接越到我們認為既然早期不怎么衰減，我們直接進入衰減后面一段進行功能驗證，這是檢測報告，目前正在運行，已經(jīng)驗收有一年多了，一直處在運行狀態(tài)，這個是復合式儲能，數(shù)據(jù)直接傳到清華，清華做數(shù)據(jù)分析。
這是鐵塔項目，分布式梯次利用電池儲能系統(tǒng)，國家重點研發(fā)計劃示范工程，不同型號、不同批次，各種參差不齊的電池一起做分布式基站，現(xiàn)在在天津運行。
三峽的烏蘭察布項目，這個項目比較大，完整項目550兆瓦1.1GWh，我們只做了50兆瓦100兆瓦時的數(shù)字儲能。項目要解決數(shù)字儲能的驗證，我們跟三峽提的同臺驗證，旁邊還有500兆瓦1GWH，我們要進行同臺競技，現(xiàn)在正在投運，這是平臺的情況。
因為時間原因，我就說到這里，謝謝大家。
