中國儲能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會聯(lián)合江蘇省電機工程學(xué)會、全國微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會、中國能源建設(shè)集團江蘇省電力設(shè)計院有限公司等單位聯(lián)合召開的“第三屆全國電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲能技術(shù)應(yīng)用高層研討會”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機構(gòu)等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會。
會議期間，沈陽沙爾特寶電器有限公司亞太區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理葉沛鋒分享了主題報告《從元器件的微觀看儲能系統(tǒng)的安全》，以下是演講全文：
葉沛鋒：謝謝大家，很榮幸，我們沙爾特寶是第一次參加這個會議，我們從元器件看看儲能系統(tǒng)的安全。
可能大家不太認(rèn)識我們公司，我們沙爾特寶成立于1929年，總部在德國慕尼黑，主要從事軌道機車電器以及電子裝置的開發(fā)、制造、營銷和服務(wù)。有什么東西能用在儲能系統(tǒng)呢？高壓開關(guān)電器、直流接觸器，這可能是我們在每一種系統(tǒng)，BMS、PCS、電池包都有我們的東西在里面。
這是我們在世界不同的地方的子公司、辦事處。我們公司的歷史，因為我們從1929年已經(jīng)開始從事，主要是軌道跟電器行業(yè)的東西。我們一說軌道列車的行業(yè)，他們最重要的就是安全跟穩(wěn)定性，所以我們也覺得我們的元器件我們生產(chǎn)的產(chǎn)品都是安全可靠的，這也是儲能系統(tǒng)大家以后必須很關(guān)注的東西，就是安全性、可靠性。
在我們的使用場景上面主要是四大類別，物料運輸、工業(yè)方案、軌道交通，現(xiàn)在德國那邊跟我們國內(nèi)的同事在努力的就是新能源行業(yè)。我們在中央變電柜、燃料電池、光電系統(tǒng)、中壓安裝、儲能系統(tǒng)，都是現(xiàn)在我們公司很關(guān)注也是努力的方向。
我今天主要說的就是我們其中一個很大的類別就是接觸器，還有速動開關(guān)器。
我們的接觸器主要是用在一些直流系統(tǒng)，比如1000V到1500V，電流在150A到500A，大型直流接觸器也就是電壓1500V到3000V，電壓400A到2200A，我們的接觸器比較特殊的地方是什么呢，現(xiàn)在可能不同類型，不同技術(shù)方面的接觸器，它的拉斷能力和短路過載的能力可能沒有這么強，但是我們的接觸器因為以前都是用在軌道這種很嚴(yán)苛的工作環(huán)境之下，它的拉斷能力第一必須要很強，第二也必須要非常安全、非常的可靠，就算是在一些很極端的環(huán)境之下，它必須要能工作，也必須要能拉斷電源。
所以在這個東西里面我們應(yīng)用的范圍是電動汽車，電池新能源，比如我們的儲能系統(tǒng)還有暖通空調(diào)系統(tǒng)、馬達(dá)接觸器，這個也是我們能應(yīng)用的部分。
另外一個很強的優(yōu)勢就是速動開關(guān)，主要是用在附助接點，還有軌道車門上面，你必須要很清楚的知道它的狀態(tài)，我們主要都是用速動開關(guān)。
其他的接觸器、電器也不是我們今天討論的范圍。作為一家德國公司我們的安全認(rèn)證及可持續(xù)發(fā)展，比如不同類型的認(rèn)證，還有環(huán)境保護要求我們也能達(dá)得到。
進(jìn)入我們今天主要討論的范圍，直流電和交流電。可能在座有很多專家，也有很多比我懂的多的人，其實我最希望提出一個點是為什么我們要說這個東西，我們在不同的物理特性之下，都有出于不同的安全考量。在這里我有一個非常好的短視頻跟大家分享一下。它有一個負(fù)載連著一個開關(guān)，主要是兩個不同類型的電源，就是直流跟交流的電源。一個開關(guān)關(guān)閉，負(fù)載開始電流流過，開始發(fā)熱，節(jié)點打開，很簡單、很直觀。交流電大家可以留意一下，在開關(guān)節(jié)點可能發(fā)現(xiàn)接通、打開好像沒有什么。
留意一下交流電的狀態(tài)，如果同樣是220V的直流電會發(fā)生什么事情，同樣都是220V，一個是交流電，一個是直流電，打開的時候就是完全不同的情況出現(xiàn)了。當(dāng)我們在說交流電跟直流電的時候，其實很不同的地方是什么，交流電電弧現(xiàn)象比較小，因為它有交替改變方向的特性。直流電弧現(xiàn)象比較激烈，因為電流的方向是單一的，電弧有一個自我保持的傾向，所以當(dāng)你在打開這個開關(guān)的時候就會發(fā)生這么厲害的情況。
我們說的電弧是怎么來的？高達(dá)兩萬度的能量，它使周邊的空氣離子化，你想拉斷拉斷不了，因為把旁邊的空氣變成導(dǎo)電性的了。不單單是能量，它產(chǎn)生的電場、磁場也會影響周邊的電子設(shè)備，比如在電池包里面的BMS、PCS都會發(fā)生這種情況。當(dāng)一個直流的接觸器或者是一個直流的開關(guān)分?jǐn)嗟臅r候都會產(chǎn)生這種現(xiàn)象，主要就是在分?jǐn)嗟臅r候電弧的大小，除了電流電壓還有負(fù)載的電器的特性，電阻、電感、電容對于整個電弧也有很大的影響。
為什么我要說這個東西呢？其實在我們儲能系統(tǒng)里面，我們其中有一個用的比較多或者用的比較廣的就是我們的鋰電池，鋰電池的充放周期估計大家也很熟悉，在系統(tǒng)里面經(jīng)常見到的保護、安全器件，熔斷器、斷路器也是我們經(jīng)常提到的，怎么去選擇，怎么去交換。
現(xiàn)在我們也看得到，接觸器的功能也在慢慢發(fā)生改變，以前我只是一個接觸器，開關(guān)，打開電源，閉合線路，就沒有了。但是現(xiàn)在其實我們也看得到，慢慢的越來越多，他納入安全的考量，為什么呢？電池的充放周期我們關(guān)注的就是電池包的保護措施、防過度充電、防過度放電，傳感器故障的時候有什么保護，短路防護。其實這個也影響到我們?nèi)粘５膽?yīng)用和維護，我們的系統(tǒng)怎么去維護，怎么去檢查有故障的部分。也避免變成系統(tǒng)性的崩潰，還有我們在軌道里面，在儲能系統(tǒng)里面也開始介入這個概念，所謂的TOC，有一些國外的案例我們會提到。其實作為一個儲能系統(tǒng)，我想找一個理想的接觸器，我希望它有一個雙向分?jǐn)嗟哪芰?，儲能系統(tǒng)必須有充電、放電的功能，如果他同一個接觸器，反過來它必須要求這個接觸器能夠達(dá)到兩個方向都能分?jǐn)嗟哪芰Α?
另外短時間的過載能力，來保護，確保它不會有系統(tǒng)性崩潰的問題。如果真的發(fā)生這個問題的時候，你最差的就是短路，其他所有的元器件都寫了，都沒有辦法工作了。還有外殼防不防火。其他的輔助接接檢查也是我們希望關(guān)注的一個點。
對于我們來講，我們對于這個接觸器這么多年的研究，怎么在大的電壓、大的電流之下怎么去分?jǐn)?，還有數(shù)據(jù)的模型，還有不同的測試，比如這是我們內(nèi)部測試的一些效果，這是一些節(jié)點的分析，之后我們也可以再探討一下。
小型的接觸器我們會有這種比較小型的C310的設(shè)計，主要是針對現(xiàn)在的安裝環(huán)境越來越小，緊湊的安裝方法，當(dāng)然它必須也能達(dá)到接通分?jǐn)嗟哪芰Γ娏麟妷?，短時間的過載能力，現(xiàn)在的過載能力比較好，3000A一秒鐘都能夠達(dá)到。主要是針對小型的安裝，而且是電流比較小一點的，我們還有一種比較大型的接觸器，主要是用在儲能系統(tǒng)的PCS能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)里面，比如CT系列，都是滿載滿流甚至過載過流的時候它也能提供強大的分?jǐn)嗄芰Α?
我們主要是在國外不同的地方有一些案例希望跟大家分享一下。韓國有一些模塊化的電池包設(shè)計，正負(fù)極各一只接觸器，他們是想在短路發(fā)生的時候能夠隔離電池包，短時間的電流過載達(dá)到7000A，利用接觸器的高接通能力可以節(jié)省一只預(yù)充接觸器。
我覺得有一個很好的案例跟大家分享一下。曾經(jīng)有電池發(fā)生短路之后，接觸器的主節(jié)點粘連。這個系統(tǒng)安裝在很偏遠(yuǎn)的地方，如果真的出現(xiàn)一些問題的時候，很難找一個工程師去一個很遠(yuǎn)的地方維護或者更換零件。維護也是我們其中一部分的成本，所以我們說總的運行成本也必須要考慮，如果真的發(fā)生事情的時候，元件能不能不用更換的情況下還是能提供持續(xù)的工作。
有客戶用一些我們大型的接觸器做測試的工具，我也覺得很厲害，他們曾經(jīng)給我一個圖片，電池包很小，為什么要用大型的接觸器？他們在內(nèi)部也做很多不同類型的試驗，需要一些大型的接觸器，比如說在滿載滿流，過載過流的情況下測試他們的電池包在極限的情況下稍微熔掉之下會不會出問題或者發(fā)生什么問題。
這幅圖是我上個星期拍的。為什么突然找我們，他們在內(nèi)部測試的時候，他們發(fā)現(xiàn)在元件里面有潛在的風(fēng)險，元件的失效情況，就是主接點粘連，如果真的起火了，你的東西有沒有良好的防火能力。
我在國內(nèi)也有一些合作的廠家，但是現(xiàn)在因為我們的合同原因不能透露它的名字，我只能說他們也有類似的想法，類似的設(shè)計，在不同的應(yīng)用場景里面。最后這個我也想跟大家分享一下，韓國上一年發(fā)生了不太好的事情，因為韓國那邊他們的安裝還有儲能系統(tǒng)的普及性也比較大，前兩天我看得到，韓國政府已經(jīng)公開了調(diào)查報告的內(nèi)容，儲能系統(tǒng)事故及安全考量方面主要分成四個部分，電擊保護系統(tǒng)不良，運營操作歡迎管理不善，安裝疏忽，還有儲能系統(tǒng)集成控制保護系統(tǒng)管理不善。從其他國家的事故和發(fā)生過的事情，我們也希望能找得到我們可以學(xué)習(xí)的地方。
這是我從另外一個報告上面拿出來的一句話，我覺得非常好，跟大家分享。我們的儲能系統(tǒng)本質(zhì)上真的不是一個安全的東西，我們很難統(tǒng)一單一技術(shù)的手段消除危險，還需要不同的方向，不同的方案，電壓、電流、信息安全等綜合措施去預(yù)防我們使用的風(fēng)險。
我的報告就到這里了，謝謝大家。
