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(chǎng)、光儲(chǔ)氫協(xié)同發(fā)展專場(chǎng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成與智能安全預(yù)警系統(tǒng)專場(chǎng)、人工智能與碳足跡專場(chǎng)五個(gè)專場(chǎng)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(duì)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，SGS 通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司首席研發(fā)工程師王日明受邀在儲(chǔ)能系統(tǒng)集成與智能安全預(yù)警系統(tǒng)專場(chǎng)分享主題報(bào)告，報(bào)告題目《長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全評(píng)估》。以下為報(bào)告主要內(nèi)容：
王日明：謝謝主持人，謝謝各位嘉賓，我是來自SGS的王日明，今天主要跟大家分享一些關(guān)于長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性的內(nèi)容。
首先跟大家聊一下我們?yōu)槭裁从懻搩?chǔ)能。我們要實(shí)現(xiàn)碳中和、碳達(dá)峰這樣的一個(gè)政策目標(biāo)，當(dāng)然我們制定這樣一個(gè)政策的背景也是為了人類命運(yùn)共同體的可持續(xù)發(fā)展。碳中和目標(biāo)的達(dá)成，很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是能源碳中和，能源方面碳排放占人類碳排放的6-7成，如果能源板塊不能達(dá)到碳中和的話，那全社會(huì)的碳中和就無從談起。實(shí)現(xiàn)能源的碳中和一個(gè)可行的路徑當(dāng)然要用更多可再生能源，這里簡(jiǎn)單展示了兩個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè)是我們國家新能源發(fā)電量占總體發(fā)電量的比例，以及再細(xì)分的各種新能源的技術(shù)的相應(yīng)的占比。如圖所示，我們火力發(fā)電占比在逐步下降，新能源發(fā)電的占比在逐步攀升，我們國家的目標(biāo)是在十四五規(guī)劃期間，可再生能源發(fā)電增量占總發(fā)電增量的50%以上。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)就要大規(guī)模開發(fā)可再生能源。實(shí)際上我們可以大規(guī)模利用的人造能源也只有光伏和風(fēng)電，而且產(chǎn)能很充足，其他的，比如說水電我們當(dāng)然也想大規(guī)模開發(fā)，但是水電開發(fā)是有限制的，必須要地理上有落差的，水量充沛的，易于開發(fā)的其實(shí)已經(jīng)找得差不多了。篩掉開發(fā)難度較高的，剩下只有風(fēng)電和光伏還有巨大的開發(fā)潛力，所最近幾年的風(fēng)電、光伏裝機(jī)增長陡然上升。風(fēng)電和光伏的波動(dòng)性就不用多說了，比如中午太陽能發(fā)電很強(qiáng)，晚上就沒有，風(fēng)電也是有季節(jié)性波動(dòng)和早晚波動(dòng)，這就帶來了一個(gè)儲(chǔ)能需求，我們要應(yīng)對(duì)周期性的波動(dòng)。應(yīng)對(duì)光伏發(fā)電帶來的波動(dòng)幾個(gè)小時(shí)就夠了，但是風(fēng)能的波動(dòng)是季度性的，這時(shí)候用幾個(gè)小時(shí)的儲(chǔ)能應(yīng)對(duì)風(fēng)電的波動(dòng)是不行的。我們就需要長時(shí)和短時(shí)儲(chǔ)能相結(jié)合。有文獻(xiàn)研究了電網(wǎng)里面風(fēng)電和光伏占比達(dá)到相應(yīng)的比例，為了電網(wǎng)穩(wěn)定應(yīng)該配備的儲(chǔ)能的時(shí)長，這個(gè)也是儲(chǔ)能從時(shí)長維度的一個(gè)科學(xué)的量化，方便我們配儲(chǔ)的時(shí)候參考。
其次，聊一下長時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展背景。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)量目前是鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)占主導(dǎo)，占比接近90%，但是鋰電儲(chǔ)能的問題在于成本，如果為了達(dá)到4或者6小時(shí)的儲(chǔ)能時(shí)長目標(biāo)，要堆更多的電芯，但是堆電芯的同時(shí)其實(shí)也在堆功率，也就是說鋰電的特性決定了這樣一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)的系統(tǒng)沒有辦法實(shí)現(xiàn)功率和能量的解耦。反過來說，也就是要保證經(jīng)濟(jì)性，長時(shí)儲(chǔ)能需要做的一個(gè)事情就是容量跟功率解耦。就像柴油發(fā)電機(jī)，你想發(fā)電時(shí)間多一些，不需要多備發(fā)電機(jī)本身，只需要多備一些柴油就好了，這樣全生命周期就可以壓低整個(gè)成本。液流電池其實(shí)可以做到，想要更多時(shí)長就堆更多電解液，氫燃料電池也可以，想要更長的時(shí)長，就多備一些氫氣，鋰電池很難做到這一點(diǎn)，所以我們說長時(shí)儲(chǔ)能要要更多關(guān)注液流電池和氫燃料電池。小結(jié)一下，我們說到長時(shí)儲(chǔ)能是技術(shù)性需求，因?yàn)榭稍偕茉从胁▌?dòng)性，另外為了更長的儲(chǔ)能時(shí)長，要做到功率和容量解耦，這個(gè)是經(jīng)濟(jì)性考量。除此之外，其實(shí)還有一個(gè)更加迫切的需求就是安全性的考量。
在討論安全性之前，先看一下這兩種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。目前經(jīng)?？梢越佑|到的可以上量的長時(shí)儲(chǔ)能：液流儲(chǔ)能VS氫燃料電池，它們結(jié)構(gòu)上有相似性，都有有正負(fù)極板、集流體這些結(jié)構(gòu)件，某些情況下質(zhì)子交換膜都是可以通用的，可以看一下這個(gè)結(jié)構(gòu)圖里的簡(jiǎn)單對(duì)比。另外在最近討論火熱的歐盟電池法規(guī)里面這兩種儲(chǔ)能技術(shù)都被定義為具有外部存儲(chǔ)的電池。
討論長時(shí)儲(chǔ)能安全評(píng)估，我們首先要考慮的是海外市場(chǎng)的準(zhǔn)入要求。產(chǎn)品要出海，海外準(zhǔn)入性標(biāo)準(zhǔn)首要關(guān)注的就是安全，性能更多是買家的要求?；氐轿覀儎偛耪f的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖，我們應(yīng)該做哪些方面的安全評(píng)估？首先它有能量轉(zhuǎn)換，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，就要做電氣安規(guī)方面的評(píng)估，尤其涉及到并網(wǎng)，通常是比較高比較危險(xiǎn)的電壓。其次帶電會(huì)有相應(yīng)的電磁特征，需要做電磁兼容方面的評(píng)估。第三它是電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，涉及到電化學(xué)的安全，其實(shí)一直到前幾年，關(guān)于電化學(xué)安全還沒有嚴(yán)格的要求，直到這幾年大家才慢慢關(guān)注到電化學(xué)安全，起草相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)估它。液流電池還涉及到循環(huán)泵，循環(huán)泵在歐美標(biāo)準(zhǔn)體系中有一個(gè)機(jī)械安全的概念，對(duì)氫燃料電池來說，需要空壓機(jī)，這些都是在機(jī)械安全范疇里面。液流電池有時(shí)候用的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性的電解液，所以它的容器、閥門等就要做耐腐蝕等可靠性評(píng)估。
剛才忘了提到的叫功能安全，我們BMS有很多保護(hù)功能，這就涉及到功能安全。想強(qiáng)調(diào)的另外一點(diǎn)，在功能安全方面有一個(gè)概念叫冗余保護(hù)。比如說一個(gè)電池，不管是鋰電池還是液流電池，過熱、過壓、過流或者受到機(jī)械力的沖擊振動(dòng)等外部作用的時(shí)候，它會(huì)有相應(yīng)的保護(hù)功能啟動(dòng)，這只是一重保護(hù)，冗余保護(hù)是假設(shè)以上這些保護(hù)出了故障，但是還是有第二重保護(hù)功能可以阻止意外發(fā)生。
對(duì)于燃料電池，很多標(biāo)準(zhǔn)跟液流電池是相同的。另外有一點(diǎn)，液流電池剛好跟鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)共用很多標(biāo)準(zhǔn)，比如說1973等，因?yàn)閯偤霉灿昧诉@個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我們就可以稍微對(duì)比一下它是不是真的更安全，比如美標(biāo)1973中，液流電池可以豁免過放保護(hù)，不均衡充方、跌落沖擊三項(xiàng)測(cè)試，豁免的測(cè)試項(xiàng)也意味著液流電池在這幾個(gè)測(cè)試項(xiàng)多代表的意外狀況下是本征安全的。再比如美標(biāo)9540A測(cè)試中，市面上絕大多數(shù)水系液流電池可以通過cell層級(jí)的性能標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估，從這個(gè)角度，液流電池一直宣稱安全是有一定標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的。
我剛才列的一些標(biāo)準(zhǔn)是授人以魚，是具體可以操作的，但是假如說現(xiàn)在有新的技術(shù)不知道怎么評(píng)估，沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，該如何選取相應(yīng)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)估你的產(chǎn)品可不可以進(jìn)入到歐美市場(chǎng)，這里我做一個(gè)小小的技巧分享。我們從歐盟的法規(guī)入手，你的產(chǎn)品如果出口到歐盟，首先有一個(gè)事情是產(chǎn)品要打CE標(biāo)識(shí)，前提是產(chǎn)品要滿足歐盟所有法律的要求，歐盟關(guān)于產(chǎn)品所有法律我就列在這里，你可以一條一條去對(duì)，我劃了幾個(gè)橫線和虛線，橫線是必須要滿足的，虛線的比如說無線指令等需要你的無線通訊功能滿足要求，如果沒有無線通訊的話是可以不管的，防暴指令也是同樣的意思，有時(shí)候你可能因?yàn)橛昧艘恍┊a(chǎn)生爆炸性氛圍的燃料或者氣體就有這一條要求，如果沒有用就沒有。如果確認(rèn)產(chǎn)品需要符合相關(guān)歐盟法律，可以進(jìn)去相關(guān)歐盟法規(guī)網(wǎng)頁，里邊通常會(huì)有表格，你可以在里面找到相應(yīng)的要求，通過標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估、認(rèn)證和測(cè)試可以宣稱符合某一項(xiàng)法規(guī)或指令。
產(chǎn)品如果要做認(rèn)證，通常有一個(gè)非常頭疼的環(huán)節(jié)就是零部件的認(rèn)證，不管是歐標(biāo)、美標(biāo)都是體系性認(rèn)證，他會(huì)要求你所有關(guān)鍵零部件都符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，這是UL1973里面的，要求所有關(guān)鍵零部件都具備相應(yīng)的認(rèn)證。對(duì)于鋰電池這樣一個(gè)非常成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，比較容易操作，通常來說廠家或者供應(yīng)商已經(jīng)有了相應(yīng)的認(rèn)證。問題難在液流電池、燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈并沒有這么成熟，還有很多高端的零部件供應(yīng)商來自海外，國內(nèi)可能還沒有現(xiàn)成的經(jīng)過認(rèn)證的零部件，這時(shí)候就需要我們動(dòng)用供應(yīng)鏈管理督促供應(yīng)商做認(rèn)證，或者更換供應(yīng)商。所以我們要布局到這樣一些新興領(lǐng)域的話，在認(rèn)證方面不要想得太簡(jiǎn)單，零部件是很關(guān)鍵的，而且耗時(shí)很長。
結(jié)語：發(fā)展長時(shí)儲(chǔ)能是技術(shù)性的剛需，以及經(jīng)濟(jì)性、安全性的要求，初期投資可能會(huì)多一些，但是全生命周期有很大概率可以拉低成本。我們要做安全評(píng)估，要從電氣安規(guī)、電化學(xué)、化學(xué)、電磁兼容、機(jī)械安全等方面開展，液流電池確實(shí)比鋰電池安全性更高一些，歐標(biāo)體系圍繞歐盟法規(guī)進(jìn)行，操作層面上有一套相應(yīng)的IEC標(biāo)準(zhǔn)，想提醒大家對(duì)一些新興儲(chǔ)能技術(shù)做認(rèn)證的時(shí)候不是簡(jiǎn)單的整機(jī)通過測(cè)試就可以，而是需要整體零部件的管控。
因?yàn)闀r(shí)間有限，如果有更多問題可以微信交流。最后簡(jiǎn)單介紹我們公司，SGS是全球領(lǐng)先的第三方檢驗(yàn)、檢測(cè)和認(rèn)證機(jī)構(gòu)，其他的不多說，剛好我們這次CIBF是在重慶，而我們公司在重慶有一個(gè)非常大的新能源基試驗(yàn)基地，去年剛舉辦開業(yè)儀式，我們的洗呢能源實(shí)驗(yàn)室對(duì)多種儲(chǔ)能技術(shù)路線和應(yīng)用場(chǎng)景都做了一些的技術(shù)布局，歡迎各位來洽談合作。我的主要內(nèi)容介紹就到這里，謝謝大家！
