中國儲能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日下午的“儲能電池與技術(shù)應(yīng)用（下）”專場，上海工程技術(shù)大學(xué)教授嚴曉在會上分享了主題報告《儲能電池的預(yù)防性診斷與安全管理系統(tǒng)》，以下為演講實錄：
嚴曉：今天我跟大家分享一下儲能電池的預(yù)防性診斷安全系統(tǒng)，英文叫“Prognostic Safety System”，從昨天開始大家知道鋰電池儲能將會是解決能源消費轉(zhuǎn)型到電氣化的一個很關(guān)鍵的技術(shù)，而這個儲能里面安全一直是一個最重要的問題，安全、安全、安全，我們安全應(yīng)該怎么去處理呢？我今天跟大家分享從三個方面：如何保障、如何預(yù)防、如何管理。
第一，如何保障？我們知道鋰電池的事故已經(jīng)很多了，從韓國的鋰電池儲能，我們中國電動汽車的，現(xiàn)在我們從電網(wǎng)角度具備了一個很完善的安全保障標(biāo)準(zhǔn)，可是儲能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)還是滯后的，而安全防護的手段目前來說，我們從電動汽車那邊移植過來的，基本從兩個方面，一個是EMS、一個是BMS，只能參照出廠標(biāo)準(zhǔn)來測定閾值。
大家都看到韓國的還有電動汽車的，最近在網(wǎng)上2秒鐘就爆了，這2秒鐘是什么原因呢？有一種說法，是鋰枝晶，可是你在外面是看不到的，怎么處理這個事情？
再看看我們現(xiàn)在的挑撥跟機遇，有好幾個挑戰(zhàn)：1，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滯后，儲能領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)遠遠少于電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)。2，安全是系統(tǒng)工程。即使每一個BMS都達標(biāo)了、鋰電池也達標(biāo)了，可是放在一起是不是達標(biāo)，所以集成效果要考慮。3，缺乏安全檢測，尤其是使用過程當(dāng)中的檢驗檢測標(biāo)準(zhǔn)，因為電池儲能我們是從電動汽車那邊移植過來的一些標(biāo)準(zhǔn)，電動汽車它的標(biāo)準(zhǔn)有很嚴格的出廠標(biāo)準(zhǔn)，可是我們現(xiàn)在缺乏的在使用過程當(dāng)中的標(biāo)準(zhǔn)，我們現(xiàn)在對儲能領(lǐng)域有一個機會，是一個機遇，制定全生命周期對儲能電池實時的檢測和運營標(biāo)準(zhǔn)，在電動汽車里面還沒有，給我們儲能領(lǐng)域這樣一個機會，我覺得我們應(yīng)該抓住這個機遇。
第二部分，儲能安全應(yīng)該如何預(yù)防。我們認為預(yù)防是最重要的，怎么預(yù)防呢？我們現(xiàn)在知道，我們現(xiàn)在的儲能系統(tǒng)，EMS是負責(zé)管理整個電站能源的交互，BMS在管控電池的狀態(tài)，這個存在什么缺點呢？各項參數(shù)初始化設(shè)定的以后就固定了，問題是，電池的狀態(tài)估算方法也不能遠程更新，無法根據(jù)電池實時狀態(tài)更新它的閾值。這帶來什么問題呢？除了消防，加上EMS跟BMS兩種就沒有其他的了，電池老化以后，你能不能知道電池老化，你應(yīng)該改變閾值，就好比我們年紀(jì)大了，我不能像年輕人那樣運動。能不能改變這個閾值，新舊電池在一起用，大家都知道會加速衰減，怎么來做這個事情？尤其是網(wǎng)側(cè)儲能，網(wǎng)側(cè)儲能的安全隱患會整個降低電網(wǎng)的安全系數(shù)。
我在上海工程技術(shù)大學(xué)2014年開始就在研究從單體、模組、整包(或稱堆)，從全生命周期去研究電池性能、模擬工況，形成一系列的檢測方法和診斷算法，我們2017年上海工博會推出了“電池醫(yī)生”，是針對電動汽車的年檢設(shè)備，可以快速排除絕緣安全隱患、診斷電池包性能是否異常并在單體層面定位異常點，只可惜我們還沒有電動車年檢的標(biāo)準(zhǔn)。我們后來發(fā)現(xiàn)，更有用的是把這個形成的檢測方法、診斷算法放到云端，通過大數(shù)據(jù)進行診斷分析，這些方法又可以在線下驗證。我們可以服務(wù)于儲能電站對一些關(guān)鍵電池參進行安全預(yù)警; 你還可以設(shè)定充放電控制參數(shù)的閾值，一開始是新電池的閾值，電池老化后你可以動態(tài)調(diào)整這個閾值，就好比你年紀(jì)大了可比年輕時少跑點步，基于這樣的預(yù)防性診斷你可以做智能維保。
具體來說，我們的這個預(yù)防性診斷安全系統(tǒng)在華云科技在T02展臺上作為他們的供應(yīng)商展示，我們用“云腦+邊緣計算”實現(xiàn)這個功能，我們叫云原生邊緣計算，這里面很多計算放在邊緣上做，也就是說我在邊緣是實時獲取數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)扔到云端，在云端通過對幾個關(guān)鍵的電子參數(shù)在單體層面看它的數(shù)據(jù)流、它的曲線，然后建模，預(yù)測它的曲線分布，確定它的閾值，根據(jù)變化曲線看閾值在哪里，一旦實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)要是超出閾值馬上報警。這個閾值是放在這里，動態(tài)的閾值，這個閾值是根據(jù)運算以后動態(tài)的更新，而這個閾值另外一方面是我們可以設(shè)定關(guān)鍵參數(shù)的閾值，還可以做另外一件事情，就是你用BMS控制你的充放電的時候有一個閾值。我們知道新電池閾值肯定是沒問題的，老化了以后你還能用原來的閾值嗎？是不是可以更新一下。我們怎么更新呢？我們把這個閾值放在智能終端iRouter那里，為BMS、EMS提供按需更新的可能性。在基于就地iRouter的“云腦+邊緣計算”構(gòu)架里，EMS控制的儲能電站的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過iRouter傳到云端，閾值動態(tài)調(diào)整，定額使用，我們現(xiàn)在是iRouter和EMS互動，以后也許可以整合在一起，成為iEMS。
我們知道安全隱患，熱失控和內(nèi)短路實際都是現(xiàn)象。比如熱失控有不同的發(fā)展階段，很多情況在溫度看到時往往已經(jīng)稍微晚了一點。能不能有一些辦法能夠提前知道可能有安全隱患的先兆了? 該怎么做，我們用一個所謂的雷達系統(tǒng)，我們云腦去算，安全性、可靠性、經(jīng)濟性等，通過雷達系統(tǒng)來對相關(guān)參數(shù)做一個判斷。比如說一致性，我們新電池一般來說大家都比較好，內(nèi)阻都在綠色的里面，老電池當(dāng)你發(fā)現(xiàn)內(nèi)阻超出異常的閾值馬上就告警，該換了。電池一直性不好會帶來什么呢？在調(diào)峰調(diào)頻的時候就不能按照原來預(yù)先設(shè)定的來做了。就是說當(dāng)實際電池老化后，原來需要功率1個單位充或放，現(xiàn)在老化之后也許只能以0.8來充或放。假如不這樣動態(tài)調(diào)整，硬充硬放不僅會造成容量快速下降還使其處于更大安全風(fēng)險狀態(tài)。我們基于數(shù)據(jù)就可以對儲能實際投放能力進行更新，一個是從功率角度，一個是從能量角度。
安全設(shè)計，儲能系統(tǒng)安全設(shè)計，除了一般的消防電氣、繼電保護、電池安全策略，我們多加了一個就是監(jiān)控，我們通過剛才講的Prognostic Safety System來做。
我們有了這個預(yù)防診斷系統(tǒng)下一步可以做什么？有了這個可以更好的管理，管理需要建立整個的生態(tài)系統(tǒng)，儲能的安全系統(tǒng)里面，生態(tài)系統(tǒng)包括什么，設(shè)備廠商、配件、專業(yè)的技術(shù)支持、用戶管理團隊、用戶電站的運維、服務(wù)商、運行團隊、專業(yè)的搶修保障團隊、移動的搶修車、應(yīng)急控制中心、遠程的專家、儲能的大數(shù)據(jù)、診斷專業(yè)的移動終端。
我們可以做這樣一些事情，比如說一個多重的安全保護，現(xiàn)場的值守、集控中心、移動班組，我可以很快的迅捷的應(yīng)急服務(wù)，7+24小時，智能運維，集控中心、專家遠程座席，經(jīng)濟用電，有了預(yù)防手段就可以增加智能化服務(wù)，進一步我們可以做所謂的智能監(jiān)控跟運營，一站式智能化運維，儲能電站的監(jiān)控，儲能策略的管理，負荷響應(yīng)、負荷預(yù)測，實時的數(shù)據(jù)分析跟預(yù)測調(diào)整。比如說電網(wǎng)有10個儲能電站，我知道10個里面有1個稍微有點問題了，能量減了一半了，能不能動態(tài)把它分配到另外9個，可以動態(tài)的做調(diào)整。這里面基于數(shù)據(jù)的調(diào)整非常重要，就是我們一個安全管理、調(diào)度，接入管理、運維。
另外一個，運檢。當(dāng)你出現(xiàn)了問題，怎么做？我們整個安全電站系統(tǒng)有這么幾個要素，一個是運檢管理，就是我定期運檢，以前是定期要去做，現(xiàn)在是基于數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析發(fā)生有些異常了，這個時候不一定馬上需要做，等到好幾個異常，這個時候你就要去了，去的話順便把其他得異常也去看一下，巡檢，就是可以基于數(shù)據(jù)做巡檢，基于數(shù)據(jù)做運維，比如說你發(fā)現(xiàn)某一個模組里面可能有點問題了，你把它拿出來，是不是那時候帶了一個便攜式設(shè)備做一些檢測、檢修，也許這個時候你需要做均衡。我們在T02展臺有一些運檢的設(shè)備介紹。報表管理、臺賬管理、實時看板，所以大數(shù)據(jù)在一個后臺，把所有的儲能電站都看到，可以確定應(yīng)該怎么做這個事情。
我們可以做到全方位綜合的運檢。什么意思？運維我們線上，線上有一個云腦系統(tǒng)實時診斷分析，線下人員巡檢、排查，線上專業(yè)的測試，加上云腦的系統(tǒng)分析，線下我們可以有專業(yè)的檢測設(shè)備，電池醫(yī)生。具體檢測，線上云腦系統(tǒng)的故障定位，線下有操作票，告訴操作工人拿到這個操作票具體去哪里帶著移動終端去做檢測，線上的修復(fù)也是我們修復(fù)建議，告訴你應(yīng)該做什么，線下就拿來操作票，拿一個均衡儀去修復(fù)一下。
我的分享就是這些。謝謝！
