中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)、全國(guó)微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司等單位聯(lián)合召開的“第三屆全國(guó)電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計(jì)院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機(jī)構(gòu)等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會(huì)。
會(huì)議期間，惠州億緯鋰能股份有限公司儲(chǔ)能事業(yè)部總經(jīng)理陳翔分享了主題報(bào)告《用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)實(shí)踐分享》，以下是演講全文：
李明明：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位同仁大家下午好。我來自山東煙臺(tái)李明明，今天下午我主要針對(duì)于儲(chǔ)能安全熱失控的探測(cè)預(yù)警技術(shù)給大家做一下分享，因?yàn)橹皸钪魅芜€有黃主任都基于比較宏觀的，還有整個(gè)系統(tǒng)安全，特別是楊主任對(duì)于探測(cè)、隔離和防護(hù)進(jìn)行了一些整體的介紹，黃主任也是通過消防局更高一層的法規(guī)方面給大家做了一個(gè)應(yīng)用層的系統(tǒng)級(jí)的構(gòu)造和防護(hù)。
我這里只拿出預(yù)警這方面，把我們這幾年做的工作給大家做一下分享。我們公司主要從事兩大板塊，一個(gè)是汽車板塊，一個(gè)是儲(chǔ)能安全方面，實(shí)際上它都有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是電池，我們公司都是圍繞著電池做它的早期預(yù)警的，因?yàn)槲覀儐挝粚ｉT是做探測(cè)、預(yù)警，但是滅火裝置我們公司也不生產(chǎn)，也是外面采購(gòu)的。
目前也是承擔(dān)了不少的課題項(xiàng)目，獲得了不少榮譽(yù)，年增長(zhǎng)率大約是100%。首先汽車的應(yīng)用范圍比較廣，新能源汽車從2014年到現(xiàn)在逐漸的推廣，在17號(hào)工信部又開展了關(guān)于新能源汽車安全排查的通知，這些信息表明隨著自燃事件不斷的發(fā)生或者儲(chǔ)能電站燃燒事件的發(fā)展，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。
我們目前為止基于熱失控探測(cè)技術(shù)的探測(cè)器目前出貨量已經(jīng)30多萬套，到現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)40多萬套了。我今天主要從三個(gè)方面講一下，第一點(diǎn)是安全法規(guī)現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)沒有相應(yīng)的法規(guī)，但是各地區(qū)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或者正在制訂的標(biāo)準(zhǔn)。
第二個(gè)是我在熱失控預(yù)警方面我們和國(guó)內(nèi)外都做了哪些研究。
第三個(gè)，我們?cè)趦?chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用當(dāng)中實(shí)施的一些案例，給大家做一下匯報(bào)。
我們先看儲(chǔ)能安全法規(guī)現(xiàn)狀。因?yàn)槟壳爸饕菄@著它后期的維護(hù)或者建設(shè)初期的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了消防安全的設(shè)計(jì)，也沒有相應(yīng)的法規(guī)對(duì)它的滅火劑的使用或者探測(cè)怎么進(jìn)行防護(hù)有標(biāo)準(zhǔn)化體系的建立。我們可以關(guān)注一下火災(zāi)事件，韓國(guó)有20幾起事故，國(guó)內(nèi)也有幾起案例，可以看到火災(zāi)形式一旦形成很難制止它或者中止掉，必須通過一定的隔離手段減少火災(zāi)事故的發(fā)生。
汽車上的法規(guī)比較健全了，特別是在2016到2018年之間，出臺(tái)的關(guān)于公共客車的、道路客車還有城市客車之間的標(biāo)準(zhǔn)，主要是提高了兩種，早期的是自動(dòng)滅火裝置，后期的就是預(yù)警和防護(hù)。后期也出臺(tái)了像公共汽電車輛專用安全設(shè)施技術(shù)要求，標(biāo)紅的是預(yù)警，黑色的是防護(hù)裝置，主要是滅火藥劑，什么樣的滅火藥劑對(duì)鋰電池的滅火有更好的作用，現(xiàn)在來講有降溫作用的藥劑對(duì)防護(hù)來說在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中能起到比較有效的作用，特別像前幾天自燃事件的電動(dòng)客車，消防隊(duì)員過去以后都會(huì)使用大劑量的水，他們使用手提式的超級(jí)干粉滅火裝置根本就沒起到什么作用。
在儲(chǔ)能上目前定義的標(biāo)準(zhǔn)主要是由地方標(biāo)準(zhǔn)，其中有江蘇省電網(wǎng)的關(guān)于預(yù)制艙電流相關(guān)技術(shù)措施，我們也看到它里面的標(biāo)準(zhǔn)提出了氫氣和液化可燃?xì)怏w的預(yù)警方式，還有就是配備的滅火藥劑希望能夠通入每個(gè)PACK或者連接處。在山西出臺(tái)了火電廠集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)與管理標(biāo)準(zhǔn)，北京出臺(tái)了儲(chǔ)能電站建設(shè)及運(yùn)行規(guī)范。國(guó)內(nèi)工程標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)也在起草電化學(xué)儲(chǔ)能側(cè)的消防技術(shù)規(guī)范，也在做相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
團(tuán)隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)目前有多個(gè)正在起草，包含本次會(huì)議的電化學(xué)協(xié)會(huì)也在起草相應(yīng)的一些標(biāo)準(zhǔn)。
在這個(gè)領(lǐng)域里好多大學(xué)都做了一些研究，世界各個(gè)高校、研究所都在從事相關(guān)的技術(shù)研究，可能有些技術(shù)研究成果目前還沒有特別公開。
這個(gè)可以參考以下電動(dòng)汽車，泄露、期貨核爆炸，這個(gè)是直接或者間接導(dǎo)致它熱失控產(chǎn)生的狀態(tài)，后期他們描述了一個(gè)詞叫熱失控，熱失控肯定是火災(zāi)形成了，比如說漏液狀態(tài)，不一定是熱失控就會(huì)引起火災(zāi)，但是它可能是導(dǎo)致你火災(zāi)的一個(gè)非常危險(xiǎn)的狀態(tài)，因?yàn)殡娊庖盒孤读耍⑶疫@種東西是經(jīng)過霧化以后極易被點(diǎn)燃或者是引起火災(zāi)，所以后續(xù)把這個(gè)詞定義為熱失控。
對(duì)于熱失控的參數(shù)測(cè)量，今天我們主要講熱失控的預(yù)測(cè)，對(duì)于熱失控的測(cè)量目前都是通過BMS的，電氣法情況來進(jìn)行測(cè)量的，當(dāng)然也有SOC或者電壓下降的速度，比如溫升速率達(dá)到1秒鐘一攝氏度，連續(xù)上升三秒，可能就判定它是熱失控發(fā)生了，這些是電氣信號(hào)的參數(shù)。
第二部分，說一下熱失控發(fā)展和探測(cè)。目前國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)非常多，包括國(guó)內(nèi)的戴姆勒，消防試驗(yàn)研究中心，還有幾個(gè)消防所的研究機(jī)構(gòu)，還有楊主任的機(jī)構(gòu)他們也在研究電池火災(zāi)。電池火災(zāi)有個(gè)特點(diǎn)，首先電池?zé)崾Э卮嬖谪?fù)反應(yīng)，無法根除，只有通過多種技術(shù)的聯(lián)合使用，通過PTC電極、或者是添加劑，或者是隔膜的防護(hù)，或者是隔離技術(shù)的防護(hù)，阻燃性電解液，電解液中添加阻燃效果的添加劑，可以改善，但是無法根除。
前幾天王子冬主任說鋰電池特別有特點(diǎn)，天生爆脾氣，就好比一個(gè)炸彈。
第二個(gè)對(duì)于熱蔓延防控，認(rèn)為單體熱失控沒有問題，你如何防止它的蔓延這是我們最主要要做的工作。
再一個(gè)鋰電池具有復(fù)燃性，你只有把它的溫度降下來，比如100攝氏度以下，它就不容易產(chǎn)生或者根本產(chǎn)生不了了。
上面有個(gè)表格，我們做的工作都是基于藍(lán)色條和紅色條之間，因?yàn)樵谒{(lán)色條的更早期可以通過電氣信號(hào)的測(cè)量可以獲得它的數(shù)據(jù)，可以通過內(nèi)短路的方式，也可以通過電氣信號(hào)測(cè)試。像電壓的壓降狀態(tài)可以獲得，或者是溫度狀態(tài)。但是我們做的紅色條是代表防冒閥（音）一旦打開，防冒閥一旦打開以后這個(gè)時(shí)間點(diǎn)應(yīng)該是盡早的預(yù)警，或者更早期一些，不要讓它形成熱蔓延失控，進(jìn)行單顆電芯的熱失控預(yù)警。下面這幾個(gè)圖是目前清華大學(xué)在做的關(guān)于內(nèi)短路的方案，這個(gè)大家可以搜集一下。
這個(gè)是基于氣體分析的，氣體分析也不是我們公司獨(dú)立在研究，這些是有根據(jù)來源的，這是我摘錄的論文資料。這是美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的，認(rèn)為熱失控以后產(chǎn)生的氣體分析，他們做了定性的分析，主要有一些一氧化碳、二氧化碳、氫氣這種混合類氣體。
這是奧爾良大學(xué)的分析，它也是有二氧化碳、氫氣、一氧化碳，這是幾個(gè)成分的占比。我們也是基于這些數(shù)據(jù)后期開展了我們自己的工作，我們自己搭建了試驗(yàn)平臺(tái)，這個(gè)表是我們做的一個(gè)定性的分析，雖說是借鑒了國(guó)外的論文，但是我們要復(fù)現(xiàn)一下，這個(gè)我是取了五種氣體，包括氧氣、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳、乙烯和丙烯。我委托?guó)家化學(xué)工業(yè)氣體質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心替我們做氣體分析，最上面的是基本氣體，防冒閥沒打開之前我做的化驗(yàn)，一氧化碳是11.5PPM， 后期都達(dá)到了400以上PPM的數(shù)值。我這個(gè)用的是一升的氣袋送檢的。
可以看出來數(shù)據(jù)變化一氧化碳和乙烯可以作為定性的氣體分析，可以實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警。但是我們看不出11.5到400多、500多PPM，甚至乙烯的含量到了接近600PPM了，在這段時(shí)間內(nèi)你使用多少PPM是準(zhǔn)確的，后期我就做了這個(gè)試驗(yàn)，從60到100攝氏度從事過充方式，每隔十度我取一袋氣體，我就看它電池析出的氣體含量是多少。目前BMS管理的優(yōu)良的溫度應(yīng)該是25到45度之間，但是基于實(shí)際使用環(huán)境，比如夏天地面比較熱，或者建在比較空曠的地方受到太陽的照射，有可能里面的溫度能升高，有的能達(dá)到60度所以有的是到了60攝氏度的時(shí)候才給它停機(jī)。那么我就從60攝氏度開始一直到100攝氏度，每隔十度取一袋標(biāo)準(zhǔn)氣體，這個(gè)時(shí)候就可以看出來了，在70到80度之間已經(jīng)是非常危險(xiǎn)的狀態(tài)了，這個(gè)是電池表體溫度，實(shí)際內(nèi)部溫度應(yīng)該更高一些，可能達(dá)到150左右。
可以看到這是150PPM到340PPM之間，后期我們認(rèn)為在這個(gè)數(shù)據(jù)之內(nèi)進(jìn)行預(yù)警是比較可靠穩(wěn)定的，不會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)。但是如果你在100PPM以內(nèi)，你可能受到其他物體的干擾產(chǎn)生誤報(bào)。但是乙烯我們?yōu)槭裁礇]有用呢，因?yàn)檫@種傳感器的價(jià)值太昂貴了，不便于后期的推廣，單體可能在600萬到800萬之間，還需要定制化。
基于此，你應(yīng)該考慮電池包內(nèi)部或者電池使用環(huán)境當(dāng)中的交替，或者隔膜內(nèi)的影響，它會(huì)有交叉感染的問題，你需要排除這些感染，這個(gè)大家過一下就可以了，這個(gè)是包材的影響，電解液的影響，電解液長(zhǎng)期運(yùn)行的時(shí)候，它可能是從某一個(gè)薄弱點(diǎn)，特別像防冒閥和呼吸閥就泄露出去了。當(dāng)然目前箱體大多是基于絕緣狀態(tài)的檢測(cè)方式，但是那個(gè)時(shí)候可能電解液正好泄露到絕緣側(cè)或者是電解液泄露了，絕緣降低，你可以判斷出來。但是你通過氣體分析的時(shí)候，你完全可以抽取這個(gè)數(shù)據(jù)，認(rèn)為它已經(jīng)發(fā)生電解液泄露了，這是熱失控的早期表征。
電解液泄露這個(gè)問題后期我們也做了專門的研究，這個(gè)主要是高于60攝氏度以上我們做了一些數(shù)據(jù)的分析，一個(gè)是把信號(hào)干擾濾五除，如果真的有電解液泄露了，能不能通過現(xiàn)有的傳感器，選擇什么樣的傳感器，這是一個(gè)選型工作。
這是一個(gè)6米長(zhǎng)，20尺的集裝箱，上面布的是空間的，我以爆炸點(diǎn)的電池包，紅色的爆炸信號(hào)是電池PACK，把電池全部過充一直到全部燃燒，每個(gè)PACK30到40度之間，這個(gè)跟點(diǎn)型感煙、點(diǎn)型感溫做了數(shù)據(jù)對(duì)比。后面有一些口是滅火使用的，檢驗(yàn)?zāi)姆N滅火藥劑更有效一些。
這個(gè)是做了一些數(shù)據(jù)，包含了一氧化碳、氫氣，是在40尺的集裝箱里面做的數(shù)據(jù)，后來發(fā)現(xiàn)一氧化碳和氫氣的數(shù)據(jù)上升狀態(tài)還是非常快速的。
這個(gè)是我們后期做的，七氟丙烷的、壓力水霧的、泡沫的，一共是使用了21個(gè)電池包，每個(gè)電池包都是30到40度之間，已經(jīng)做了一個(gè)多月了，還沒有完畢，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)還是具有降溫性能的。但是有些滅火藥劑像七氟丙烷、二氧化碳只有在早期能夠撲滅明火，但是半個(gè)小時(shí)以后整個(gè)電池包就全部腐爛了，這個(gè)也是在40尺集裝箱里面做的試驗(yàn)。
總的做下來我們認(rèn)為基于氣相的話應(yīng)該是通過多級(jí)運(yùn)行的方式，同時(shí)加上多級(jí)聯(lián)動(dòng)，同時(shí)跟BMS進(jìn)行聯(lián)動(dòng)機(jī)制，才能夠使得數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)行的電池PACK里面使用氣體測(cè)量的傳感器，目前國(guó)內(nèi)有鄭州偉勝在生產(chǎn)，還使用了國(guó)內(nèi)的霍尼韋爾的，日本費(fèi)加羅，還有德國(guó)的，我們?cè)谑褂眠@些傳感器的時(shí)候，明顯發(fā)現(xiàn)它的傳感器的穩(wěn)定性和一致性不是非常好，因?yàn)樗麄兌际窃诠I(yè)場(chǎng)合下或者加熱場(chǎng)合下來使用，你在使用它的時(shí)候肯定不太有時(shí)效性，你需要時(shí)效性的話就需要多加幾個(gè)傳感器組合使用，總的下來我覺得還沒有非常合適的傳感器應(yīng)用于電池火災(zāi)的探測(cè)。目前來說使用多種傳感器的組合是沒有辦法的方式，你也可以使用，但是達(dá)到八年以上還是比較難的，你必須做一些降低頻次使用，一旦失效，比如到最后只能使用溫度傳感器進(jìn)行辨別了，早期你可以使用氣體的，比如交叉感染的問題，一氧化碳跟氫氣的，你要充1000PPM的氫氣，這個(gè)時(shí)候就分辨不出來到底是一氧化碳還是氫氣了。你要通過VOC傳感器更分不出來了，可能煙或者是其他的洗發(fā)水的味道都會(huì)導(dǎo)致它的數(shù)據(jù)急速上升，或者是硅膠的長(zhǎng)期釋放狀態(tài)直接會(huì)讓它失效了，所以傳感器的綜合應(yīng)用總而言之還是比較麻煩的。
做傳感器的各種應(yīng)用，我們認(rèn)為最主要的應(yīng)該關(guān)注于傳感器的標(biāo)定，你在多少狀態(tài)下進(jìn)行預(yù)警，還是你使用它的上升趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)警，另外你需要一個(gè)算法，有這么多的傳感器布置在里面，需要進(jìn)行多種傳感器的綜合性的算法，融合性的應(yīng)用。第三，選擇更耐用性的，不要選擇使用周期就兩年，對(duì)于儲(chǔ)能電站當(dāng)中比較好插拔的地方，方便拆卸下來還好。一旦想在儲(chǔ)能電站里面預(yù)警PACK位置的定位，如果你只有兩年使用壽命的時(shí)候，你里面更換這個(gè)傳感器都不方便。當(dāng)然你可以做一個(gè)外插拔的也可以。
還有一個(gè)休眠策略，在儲(chǔ)能上用的比較少，但在乘用車上這個(gè)用的比較多了，但是需要一個(gè)信號(hào)把它再喚醒，需要一個(gè)低功耗策略。
可靠性策略，就是在不同工況下，不同使用環(huán)境下的使用。平常使用不大的傳感器，一旦出現(xiàn)情況再喚醒功耗比較大的傳感器。判別傳感器失效還是需要持續(xù)研究的問題。
安全防護(hù)我們認(rèn)為它就是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的工程，儲(chǔ)能電站特別像黃主任講的，包含站內(nèi)的，一個(gè)是儲(chǔ)能站里面的，包含電池本體的，系統(tǒng)集成的時(shí)候應(yīng)用的、組裝的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中都包含了安全性。我們認(rèn)為對(duì)于消防的、安全早期預(yù)警來說，這只是其中的一個(gè)點(diǎn)，另外在后期消防接口的防護(hù)，特別有的地方消防車進(jìn)不去，或者根本沒有地方噴灑大劑量的水，可能都會(huì)阻礙它最后的外部消防接口的問題。
這是我們的一些方案，把車載方案給大家做一個(gè)參考。汽車上的案例我們做的特別多了，比如八米的車有6個(gè)PACK或者8個(gè)PACK，每個(gè)PACK里面安裝一個(gè)探測(cè)控制器。預(yù)警以后車速要自動(dòng)降低，比如達(dá)到三級(jí)預(yù)警以上以后它會(huì)自動(dòng)降到5公里以下，5公里的時(shí)候車門會(huì)自動(dòng)打開，形成一個(gè)逃生通道出來，因?yàn)?公里以下的時(shí)候有危險(xiǎn)的話人就完全可以跳下車了。
給大家看看安裝方式。對(duì)于儲(chǔ)能來說，我們認(rèn)為需要有一些像熱失控的檢測(cè)，特別是電線電纜在高溫狀態(tài)下分解的監(jiān)測(cè)，這個(gè)時(shí)候很難去實(shí)現(xiàn)，如果是點(diǎn)型感煙、點(diǎn)型感溫的狀態(tài)，你需要更早期的發(fā)現(xiàn)。
對(duì)于多級(jí)防護(hù)我們認(rèn)為是從電池PACK或者電池柜或者電池簇進(jìn)行防護(hù)，在這種空間進(jìn)行防護(hù)，還有電氣室進(jìn)行防護(hù)。
最后水路預(yù)留接口，管道最好是有，因?yàn)橐坏┌l(fā)生真的危險(xiǎn)的時(shí)候，在這種狀態(tài)下才能徹底的把火撲滅。
不同的地方我們認(rèn)為每個(gè)廠家都有不同的方案，這是一個(gè)和傳統(tǒng)方案差不多的方案。
2018年我們做了50多個(gè)儲(chǔ)能集裝箱，到現(xiàn)在為止已經(jīng)做了接近150個(gè)這樣的儲(chǔ)能集裝箱了。早期我們也是上了一些七氟丙烷，因?yàn)闇缁鹌魑覀冏约翰簧a(chǎn)，都是業(yè)主方自己選購(gòu)的。這是長(zhǎng)沙48兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能項(xiàng)目，這個(gè)里面早期預(yù)警裝置也是我們?cè)陂_發(fā)的，包含后臺(tái)早期預(yù)警的系統(tǒng)。
這張圖挺有意思的，是最近新作的一個(gè)方案，他們認(rèn)為這種管路式的空間噴不到電池簇或者電池PACK里，他想把它噴到風(fēng)道當(dāng)中，這兩個(gè)還沒有上電池簇，還沒有排到兩邊去，這個(gè)接口是噴到空間當(dāng)中去的，不是噴在走廊里的，后期新做的都是噴到每個(gè)PACK里的。
在汽車上我們做的經(jīng)驗(yàn)就比較多了，比較主流的汽車電池都是我們的客戶，目前儲(chǔ)能電站我們也是剛剛在開始，這幾年主要是針對(duì)磷酸鐵鋰電池做了一些研究，后期我們是針對(duì)三元電池，因?yàn)槿姵馗姿徼F鋰完全不一樣，你通過氣相參數(shù)有的時(shí)候來不及。
今天我就跟大家分享這些，謝謝大家。
（本文根據(jù)會(huì)議錄音整理，未經(jīng)演講人本人審核）
