钜大LARGE | 点击量：1094次 | 2019年02月24日
退役电池一致性较差 梯次利用过程中热失控隐患概率会大大增加
传统消防不能满足于现在储能电站的应用。当热失控已经发生了，我们在这个发生的过程当中如何来检测他，如何在火灾没有产生之前，我们就把这个安全隐患传递给我们的用户、传递给我们的后台。
退役下来的电池他的一致性是比较差的，他在梯次利用的过程当中出现热失控的这种隐患概率也会大大的增加。目前如果我们关注新能源汽车这个行业，从今年7月份一直到10月份，也应该看到过很多起这种新能源汽车发生火灾的案例。据我们不完全统计，大概有将近40起。
——摘自2018中国分布式储能峰会黄丁来发言
2018年10月26日，北极星电力网、北极星储能网、中关村储能产业技术联盟在北京西国贸大酒店联合举办2018中国分布式储能峰会，在上午“主旨报告”环节，烟台创为新能源科技有限公司储能项目工程师黄丁来作“用户侧储能电站安全隐患及解决方案”主题报告。
以下为发言实录：
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%
烟台创为新能源科技有限公司储能项目工程师黄丁来：首先很感谢会议的主办方给我们公司提供了这样一个给大家做分享和汇报的机会，时间关系我以简明扼要的方式给大家汇报一下我们在锂电池储能电站安全方面做的一些工作。
我的分享分四个部分，最重要的其实是前面三个部分。
第一部分，我给大家要分享的是储能消防安全现状。
这个是我们公司的发展简介，一句话概括，2011年—2018年创为干了一件事，专注于锂离子电池热失控的探测、预警以及早期火灾的防护。储能消防的安全现状就是，前面我们有几位专家也有讲到储能电站现在用的电池类型，对锂离子电池新的电站基本上都是用的崭新的电池，还有一些示范项目用的是从新能源汽车上面退役下来的动力电池。新的电池相对来说一致性是比较好的，出现安全的概率和风险相对来说是要低一些的，对于这种退役下来的电池他的一致性是比较差的，他在梯次利用的过程当中出现热失控的这种隐患概率也会大大的增加。目前如果我们关注新能源汽车这个行业，从今年7月份一直到10月份，也应该看到过很多起这种新能源汽车发生火灾的案例。据我们不完全统计，大概有将近40起。
出现这样一个起火的很根本的原因其实就两点，第一点，锂离子电池的火灾目前没有一个有效的方式进行控制。第二点，即使在早期得到了有效的控制，他还会发生二次的复燃，这也是我们储能电站使用的一个重大的安全问题。
第二个，全球关于储能电站标准法规没有得到很好的完善和建立。相对来说我们国家虽然在锂电池、在储能电站，从2013年一直到2018年，发展的速度很快，但是消防相应的标准其实是远远落后于现在的行业发展的。
目前在整个全球范围内，美国相对来说在储能电站的消防标准这块是做的步伐要领先于我们国内的，他们不仅是在地方、还是行业都有相应的标准在实施和推动，各个公司可能也会建立自己公司的一些标准。
这是国内的一个标准，国内的标准我相信大家做储能的集成商都在参考，尤其在参考第一个标准，第一个标准其实有一个很大的问题就是，2014年我国锂离子电池的能量密度相对来说是比较低的，现在单体电芯已经做到200多了，在这个标准当中，他对这种锂离子电池的储能电站危险等级规定的也是非常低的，所以说按照他规定的等级，我们现有的这种传统消防就能满足他的要求，可是事实上是满足不了的。第二个团体标准也在推动，包括一些地方标准，像现在深圳市是已经落地了一个标准，据我了解像山西省、江苏省、湖南省，他的电力公司都在推动地方标准的建设，我们还有一些储能企业，像中天这样的，也有建立自己的公司的标准。
第二部分，安全方面的设计。其实现在大家做储能电站，各个公司都是凭着自己对电站的了解和研究来做的，没有新的统一的规范，每一家的设计可能都是不一样的。我们主要整个的设计在安全方面，我们认为这六个方面，我们做的其实是两个部分，第一个方面，弱点安全方面，我们是联合BMS，和BMS进行了深度的融合，来实现早期火灾的预警，第二个方面，在使用安全上，也是结合我们公司的优势，主要是在电池电池热失控的过程当中，实现早期的探测和预警，简单来说，不等火灾发生，我就把这个隐患告知给我们的后台。最后一个方面，我们提出来有这么一个终极防护，不让它起火，但是这是理想状态，也有办法实施，但是这个成本是高昂的，所以现在在少数项目上我们有做，但是没有得到一个普遍的推广。
针对梯次利用我们也联合了天津消防研究所，联合了我们国内主流的客车厂包括公交用户，也在做这样一个课题，就是退役动力电池的梯次利用，就是在移动储能电站上的研究。其实这个研究在我看来，它首先要解决的就是，要研究它的可行性，现在有这样一个示范项目，但是对于我们带说，在安全上确实还是有很多的难点需要解决的。第二个方面，有一天真的能体量应用的时候，我们希望这个系统能做到更加的灵活，他的通用性会更好。
这是一个传统的消防，传统的消防我为什么说它不满足于现在储能电站的应用呢？他的痛点就两点，第一点，他用的是这种典型的感烟和感温的检测传感器，这个传感器就是，在我们日常生活中非常常见，包括我们会议室的现场都有，这种传感器要求火灾发生之后他的报警要做到100%的准确，做到100%准确的同时也就意味着他报警存在严重的滞后性，简单来说，他必须等火烧起来，并且要烧到一定的时间他才会报警，这种情况一旦发生在锂电池这种储能电站当中，这个火灾一定是没有办法在短期内扑灭的。第二个，这个系统他采取的通信方式是二总线式的，他不是我们现有的这种CAA总线或者485，我们储能电站当中能量管理系统和BMS，他采取的方式都是CAE或者485，他是没有办法和其他系统进行联动的，这也是一个问题，简单来说，可能某一个电池PACK已经有问题了，我们整个外部系统可能接了高压充电或者放电，隐患是非常大的。
这是我截了典型的图片，我们在锂电池方面做的大量的严重，2011年—2018年我们一直在干这一件事情。
左边这个是热失控之后他发生的一些机理方面的，有很多文献上都有，我就不过多的讲，用一句话概括就是，他真的出现热失控之后，当他产生的热量大于他释放的热量之后，他会卸压，产生大量的可燃气体，温度归逐渐的升高，会冒烟，下一阶段会着火，最后会达到高热的状态，这个温度现在检测到的有800多度到1000多度的都有，我们在这个问题上，热失控已经发生了，我们在这个发生的过程当中如何来检测他，如何在火灾没有产生之前，我们就把这个安全隐患传递给我们的用户、传递给我们的后台，我们在不同的热失控阶段当中，我们开发的这么一个集成化的探测控制其，里面集成了气体的烟雾的、温度的、火焰的传感器，在电池热失控的或者储能电站出现安全隐患的不同阶段我们会有不同的几个参数的采集之后根据我们核心的算法得出一个预警的级别，来实现分级的预警，来告诉我们的用户他电站已经出现了隐患，他的隐患到底是什么类型的隐患，到底达到了什么样的程度。
这个就是我们集成的一个全新开发的探测控制器，和我刚才讲的传统消防当中的烟感、温感还是有差别的。这个产品其实最早应用就是应用在新能源汽车的标准箱当中，而且现在在国内主流的电池厂、车厂都有应用，我们合作的电池厂差不多国内有40几家，车厂也有将近70几家，在产品的稳定性、可靠性上来说还是得到了充分验证的。
这个是我们整个产品核心的算法，就是我们采集了气体、烟雾、温度，采集这些参数我们怎么能转化成最后给用户展现的结果，就是通过这么一个算法来做的。我简单的针对这两点，也是很核心的两点，第一点就是，基于气体烟雾和温度的参数做的一个电池热失控的预警模型。第二个，做的基于历史稳态与实时动态的电池系统电解泄漏检测模型。这个很有意义，电解液泄漏早期我们是发现不了的，这种泄漏恰恰给我们整个电池包造成了很大的安全隐患。
这个是我们现有的解决方案参考的一些标准，这个标准其实也是相对来说比较落后了，我们整个解决方案其实就是这4个优点，我重点讲三个方面。第一，智慧预警。这个智慧预警我们也称为分级预警，可以通过多种方式、多种媒介把预警信息传递给我们的这样一个后台或者我们的用户。第二，智慧交房，我们称为四级防护，这四几防护其实是比较复杂的，这里面一句话、两句话也说不清楚，简单来说在火灾不同的阶段，我们有不同的手段来保证他做到一个相对的安全。第三，重点方面其实就是一个全周期的监测，不管你是充电、放电，整个过程当中我们都能做到连续的监测，并且能够把数据实时的向我们的后台进行传输。第四，安全的设计，我们现在也在做一个标准的设计规范。
这是我们整个系统的架构，最重要的就是在这样一个接口的设计上，就是我们能做到多系统的通信和联动。
这是我们使用的一级消防或者一级防护一个典型的方案，这也是我们知道传统消防存在的弊端之后对它进行了改进，这个也是目前整个用户使用比较多的一个方案。
这个是另外一个方案，其实是一个管网式的，和刚才的那个有一些差别，它这个灭火器可以通到某一个电池柜里面的。
这个是我们整个系统的工作流程。简单来说，其实就是在不同的阶段能够实现预警，并且在不同的阶段我可以和其他的这样一个系统进行联动和通信。
这个是我们对系统工作状态的显示，就是正常工作状态，包括一些故障的状态，包括一些维护的状态。
这个是我们实际的现状安装之后的效果图，这只是我们四级防护当中的一级防护，也是我们应用比较多的一个类型。
这个成果体现就是两点，消防是一个特殊的东西，所以我们当时在新能源汽车上应用的时候，是通过了现在叫应急管理部，当时叫公安部，天津消防研究所最早通过的这样一个供应商。第二个是，我们整套技术也得到了科技部的认可，在科技部的技术成果评定的时候是国家领先的水平，这个是我们在车上的一些应用，其实还是蛮多的。
在储能上，其实我们应用的案例就是，用户侧、电网侧都有很多，刚才我们做报告的难度电源他提到国内很多电网做的项目其实我们都有参与，河南的、江苏的，包括现在招标结束正在实施的湖南长沙的项目，都能看到我们的身影，简单来说，有锂电应用的地方就能看到我们公司身影的地方。
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