钜大LARGE | 点击量：1316次 | 2021年10月18日
我国电科院官亦标：标准助力锂离子电池储能健康发展
我国储能网讯：2020年七月25-二十六日，由我国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合江苏省电机工程学会可再生能源专委会、国网江苏省电力公司电力科学研究院、国网江苏综合能源服务有限公司、我国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司等单位共同主办的“第四届全国电网侧暨用户侧储能技术应用高层研讨会”在南京召开。
二十五日下午，我国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所主任官亦标在会上分享了主题报告《标准助力锂离子电池储能健康发展》，以下为整理后的演讲速记：
官亦标：我来自我国电科院储能所，这个储能所是2006年就成立了，可以说十三多年以前就在从事储能方面的工作。国家电网公司非常大，但实际上最早做储能，或者说储能的“国家队”应该在储能与电工所。实际上，储能所一直很低调，但是现在我们做出来自己实验室的商标，以后我们也会高调地做一些事情。
我今天汇报的主题是《标准助力锂离子电池储能健康发展》，说到这个话题，一天一夜也说不完，但是今天只有20分钟，所以说我只能浅尝辄止。
之前我可能讲的问题比较多，今天我从正面的角度跟大家分享一下我们怎么样让这个行业更加健康发展。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
我今天的汇报是分三个部分：
第一部分，讲一下标准对这个锂离子电池储能的重要性。为何要说这个呢？肯定是因为我们之前在这一块是有缺失的，要么是标准编制的进度跟不上产业发展，要么是在实际应用中没有很好执行这个标准。
说到锂离子电池储能，就要说到电池这一块，首先我要强调电池本身的问题。我们搞电力系统的，可能之前接触的都是电力电子设备更多一些，但实际上电池进入到电力系统以后，跟以往的这些物理设备还真是不相同，实际上它作为一个电力元件，是一个具有非常复杂性和特殊性的东西。锂离子电池在3C和电动汽车应用领域，大家经常看到发生燃烧或者爆炸事故，大家可能习以为常，认为它就是这样的。但是我有不同的看法，刚刚出台一个电动汽车动力锂离子电池安全强制标准，我觉得这个标准可能不是从用户的角度去做的标准，因为它对电池的要求是给5分钟的逃生时间。这种标准假如延伸到储能领域的话，是不可想象的。先不说韩国烧了这么多电站，就说国内假如烧几个站，在电网侧烧几个站，我估计没人再敢用这个东西，所以在我们储能的标准里面，严格的要求就是电池本体不能起火，不能爆炸。而且从技术上来说是有选择的，有技术路线选择的。所以说安全是电池的一个特殊性，它是一个能量体，它本身就有安全隐患。
另外，它的质量，就是它的电性能，实际上跟它背后很多的条件有关。我们通常说它的一些工作参数，这些工作参数有很多，但是这么多条件，又是相互影响交织在一起，它们之间实际上有很多是制约关系。怎么样评判这个电池的好坏？实际上是严重依赖于一个统一的标准条件和全面的实测数据，这就是电池的一个复杂性。
以后假如储能真的要好好做的话，以往对电池的粗放理解，认为就是这样的，或者供应商说是什么样就是什么样，应该向未来对它有一个精细化的认识转变。我不仅要了解表面的性能，还要了解这些性能背后的条件，具体的工作参数。这种认识的转变，只能依赖于统一的标准来实现，假如没有统一的标准，就是各说各话，最后根本形不成一种统一的认识。
第二，从工程的实践来说，我们现在都说质量和安全，现在怎么算整个系统或者整个电站的容量，包括W和Wh，核算的根据是什么，大家根本说不清楚，一般供应商直接根据自行设定的储能电池标称容量来算的。实际上从标准的角度，这个系统的容量一定是要按照储能电池经过型式试验以后，根据型式试验报告里认定的工作参数来核算整个系统的额定值。这样推导下去的话，从理论上来说是合理的，而不是随意定一个电池标称值就可以简单地乘出这个系统容量。
在我们的实际检测工作中，我们发现不管是型式试验也好，还是说现在做的一些电站投运前的电池抽检也好，都遇到过有些安全试验时直接就烧了或者炸了的情况。就是说假如你去做检测就会遇到这种情况，假如真的遇到这种情况你还敢投运吗？根本不敢投运。假如说韩国的这些电站投运前也按照我国的储能标准来检测，我估计没有一个能投运的。
在国内，之前的投运的电站，实际上在标准检测没跟上的情况下，也存在这个问题。假如说在今后，现在标准已经建立起来，假如还不严格执行的话，就存在一个问题。这个就有点像做病毒检测，不检测就没有确诊。现在我们这个电池也是，不做检测就看不到这些潜在的安全问题，这就变成一个很大的问题？假如不经过标准检验，整个储能系统、储能电站总体的性能是不确定的，包括电池的关键控制参数是不明确的，系统的容量、寿命、安全都是不确定的，因为你没有经过标准一层一层的检验，无法从理论上去推导它的质量和安全。
下面进一步说明一下，这张图是引用中科院物理所一位老师研究的一张图，借这个图来说明一下电池参数到底是怎么回事。实际上有关锂离子电池来说，基本上可以分成三个区，一个是正常的极化区，一个是过渡区，一个是短路区。什么意思呢？电池，实际上出现极化是正常的，假如说电池工作的电流或者倍率加大，或者把电压范围放得更宽，就会到另一个比较难受的区域---过渡区，假如再进一步放宽这个参数，就是倍率再加大，或电压范围再放宽，可能就到了一个非常危险的短路区了。
电池的性能，完全是依赖于你怎么去评判它。假如说我们随意设置这些额定功率也好，电压范围也好，你很可能在危险的边缘试探。比较保守的状况，起码现阶段保守的状况，应尽量控制在正常的极化区，这样才能保证电池运行的质量和安全。简单来说，不同的标准对应着电池不同的质量与安全的表现。
有关学术研究来说，我们可以探索电池的各种性能，各种工作参数的边界，可以做很多研究，极限研究。最终到了产品设计与制造阶段，你要出产品了，你得找一个让它舒服的区域。就像人相同，一个人可能一次两次能举起很重的东西，但是假如你举一辈子，可能你的腰就坏了。是一个道理，在面向产品设计制造的时候，应该是严格按照应用条件，将这个标准的要求融入到电池产品的正向开发设计，这才是符合标准的做法。
第二部分，说一下锂离子电池储能标准体系的用途，2018年前后，全国电力储能标委会公布了10多项标准，其中有6项涉及到与锂离子电池相关的从核心部件到系统设备层级的完整标准体系，其中36276是核心和关键，它与动力锂离子电池标准相比，具有鲜明的储能应用特色。在储能标准里，关注的是从单体到模块、到簇到系统层级，这些不同层级参数之间的关系，不同层级之间参数以及性能之间关系应该是逐级传递的，并符合正确的逻辑关系。
对单体、模块、簇、系统，分别提出明确的要求，呈现的有效信息充足、清晰明了，拒绝模糊地带和投机取巧，可以满足当前行业发展对储能评价要求。
这个标准解决了什么问题？或者说它有什么用途？首先第一个，就是解决电池容量标注的问题，这个标准明确要求按照电力系统实际运行的容量，就是W和Wh来标注电池技术规格。这里说的是从电池的单体开始标准，现在都是说多少伏多少安时，这里说的必须按照W和Wh标注，而且这个不能随意标注，标注的参数必须是符合标准里所有技术要求的。
二是解决测试评价条件与实际应用条件脱节的问题，以W—Wh作为基准测试评价条件，放弃传统的A—Ah测试评价条件。
三是解决充放电能力对等问题，将充电性能和放电性能置于同等地位，分别提出技术要求并展示信息。
四是以电池的基本性能要求约束电池额定值及安全可靠性设计，通过倍率、高低温、储存等性能要求传导至设计制造环节，要重视安全可靠性设计。
五是以电池单体、电池模块层级循环性能要求，作为统一评判标准，满足系统的寿命期望。因为系统层级寿命目前无法直接验证。
六是以电池单体、电池模块层级的安全性能要求，寻求从根源上为储能电池规模化应用守住安全底线，强化对电池单体、电池模块热失控安全特性的要求。
七是解决电池关键控制参数不明确的问题，设定电池单体、电池模块、电池簇递进的产品层级，形成一个有机的整体，确保电池工作参数及性能逐级传递并符合正确的逻辑关系。
八是解决电池有效信息不足、信息不对称的问题，以详实的数据记录表的形式，记录试验过程中重要的过程数据和结果数据，使关键指标数据之间不再孤立，防止出现片面和误导的情形。
九是发现电池管理系统以及其他的核心部件以及储能系统并网前存在的问题，通过标准测试反馈问题并整改，在做系统并网检测之前要核查电池的工作参数是不是按照型式试验认定的参数在运行，假如不是的话，就是变了一套参数，实际上这就不是那个型号的电池在工作。
第三部分，说一下全环节严格有效执行标准的意义。
什么是全环节严格有效执行标准？全环节分为事前事中事后监管。型式试验和性能评价，在规划设计、可研及采购评审阶段就得考虑这个事儿，假如这个阶段没有考虑，到后面就非常被动。在我们实际工作中，实际上遇到很多这种问题。事前的监管，就包括产品的型式试验以及产品的性能评价。型式试验，只是表明这个制造商有能力生产满足标准技术要求的产品，型式试验通过以后才能批量生产。
性能评价，就是证明这个供应商能够批量生产满足标准技术要求的产品。
事中监管，一个是产品到货抽检，一个是系统并网检测。到货抽检非常重要，直接关系到供货商给你什么样的产品。并网检测，前面也提到了，首先要核查系统里实际设定的这些运行参数是否跟你做型式试验时的参数一致，然后再通过并网试验来看整个系统的不管是容量也好，还是效率也好，能否满足合同的约定。
事后监管也是非常关键的，提事后监管的要求也是对供应商的一个关键约束，比如承诺10年容量保持不低于80%，那么平均每年系统的容量衰减就不能超过2%，每年进行定期的运行考核检测，假如低于约定的衰减率，则可以作为严格执行合同罚则约定的依据。储能不管谁投资，最后都是要接入电网的，就会跟电网，即使是租赁的模式，也要对储能的质量与安全有一个要求。最低的要求就是满足所有的标准要求，满足所有环节的监管要求。
实际上在监管方面，不管是从国家层面，还是从国网公司层面，都是有一些明确的要求，只是现在不是一种强制性的，或者说没有出台一个非常具体的非常强制性的要求，都是一种指导意见。但实际上我认为在后面肯定会是越来越严的，以后会越来越严格执行这些要求，规范管理，按照标准检测等等。
这个是我们根据储能国家标准做的一些检测评价的工作，到现在为止，在储能电池方面，我们正在开展45个型号的型式试验，已经拿到报告的有16个。就是说这个标准虽然是很严格的，只是在安全方面很严格，在基本性能指标方面，实际上是满足当前技术发展水平的，已经有16个拿到报告了。并网检测，我们现在是签了18个委托检验，但是到现在为止，电网侧的电站还没有一个出具报告的，这个有各种原因，包括与电池关联的一些原因。
在单体的型式试验方面，我们把信息都公示了，有9家通过了型式试验，包括编号，包括样品的型号、规格，都是在网上公示，大家可以去查阅。
这是模块的，还有簇的，大家可以看一下，在我们这个报告里面，比如说模块，我们会把这个模块里面单体的组成方式，包括使用单体的型号规格都写得非常清楚，这样实际上就是一个非常公开透明的信息。这个反过来也说明一个问题，就是说我们在做模块和簇的这个型式试验的时候，你的前提是组成这个层级产品的模块或者单体一定是事先通过型式试验，才可能在后面的层级给你发这个检测报告。
有了这些检测工作基础，有关整个行业来说，是一个良性竞争的基础，假如说没有这些标准的检验，没有这些报告，将会是一片混乱。
进一步，我们基于这些统一的标准得到的技术信息，我们做了电池性能的等级评价。从这个等级评价，可以看出有很多产品是远远超出国标要求的，比如说现在做的首批三个型号都是超出国标要求的，你的等级越高，理论上用户可以接受更高的价格，或者在招采的时候可以作为加分项。这些信息非常清楚，所有的信息都有，分项性能的等级、综合性能的等级，包括各项技术指标具体的数值都有。
这个等级评价工作有赖于前面的标准检验供应了丰富的信息，比如说技术指标，单体和模块都有60多项，我们是识别出其中的一些关键指标，用关键指标给它做一个权重。最后总的评价结果来说，还是非常符合实际情况的，后面还会有越来越多的等级评价的信息，到时候都会公示，这个评价有关电池技术升级和转型的引导、对相关方筛选比对及按需选择具有重大意义，通过证书的技术指标分级信息可以一目了然地看出哪方面有优势哪方面较弱。
最后想说一点，当前储能行业又来到了一个发展的十字路口，前后左右。向前，就是全环节严格有效执行标准，储能行业健康可持续发展可期；向后，不执行标准，就是继续低价低质恶性竞争；向左，就是事前不执行标准，事后才想起来执行标准，将会陷入进退两难的境地；向右，是另一个极端，事前执行标准，事中事后不执行标准，这个前面的环节就没有多大意义了，后面相当于放水了，一定是漏洞百出。所以我觉得全环节严格有效执行标准的事儿，是关乎电池储能行业健康可持续发展的一件事，率先执行标准会少走弯路、占领先机，因为最终都是要标准化的。从前面讲的型式试验结果，大家可以梳理一下，有几家是从单体、模块、簇全部都打通了，全体系产品都拿到型式试验报告了，这是一种先知先觉聪明的做法。
这个是我们实验室的公众号，大家可以关注一下，陆续会有一些公示的信息，不定期在这里展现。
今天就到这里，谢谢大家！
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