中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2020年7月25-26日，由中國化學(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)可再生能源專委會(huì)、國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)江蘇綜合能源服務(wù)有限公司、中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司等單位共同主辦的“第四屆全國電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)”在南京召開。
25日下午，中國電力科學(xué)研究院有限公司儲(chǔ)能與電工新技術(shù)研究所主任官亦標(biāo)在會(huì)上分享了主題報(bào)告《標(biāo)準(zhǔn)助力鋰離子電池儲(chǔ)能健康發(fā)展》，以下為整理后的演講速記：
官亦標(biāo)：我來自中國電科院儲(chǔ)能所，這個(gè)儲(chǔ)能所是2006年就成立了，可以說十三多年以前就在從事儲(chǔ)能方面的工作。國家電網(wǎng)公司非常大，但實(shí)際上最早做儲(chǔ)能，或者說儲(chǔ)能的“國家隊(duì)”應(yīng)該在儲(chǔ)能與電工所。實(shí)際上，儲(chǔ)能所一直很低調(diào)，但是現(xiàn)在我們做出來自己實(shí)驗(yàn)室的商標(biāo)，以后我們也會(huì)高調(diào)地做一些事情。
我今天匯報(bào)的主題是《標(biāo)準(zhǔn)助力鋰離子電池儲(chǔ)能健康發(fā)展》，說到這個(gè)話題，一天一夜也說不完，但是今天只有20分鐘，所以說我只能淺嘗輒止。
之前我可能講的問題比較多，今天我從正面的角度跟大家分享一下我們?cè)鯓幼屵@個(gè)行業(yè)更加健康發(fā)展。
我今天的匯報(bào)是分三個(gè)部分：
第一部分，講一下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這個(gè)鋰離子電池儲(chǔ)能的重要性。為什么要說這個(gè)呢？肯定是因?yàn)槲覀冎霸谶@一塊是有缺失的，要么是標(biāo)準(zhǔn)編制的進(jìn)度跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展，要么是在實(shí)際應(yīng)用中沒有很好執(zhí)行這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
說到鋰離子電池儲(chǔ)能，就要說到電池這一塊，首先我要強(qiáng)調(diào)電池本身的問題。我們搞電力系統(tǒng)的，可能之前接觸的都是電力電子設(shè)備更多一些，但實(shí)際上電池進(jìn)入到電力系統(tǒng)以后，跟以往的這些物理設(shè)備還真是不一樣，實(shí)際上它作為一個(gè)電力元件，是一個(gè)具有非常復(fù)雜性和特殊性的東西。鋰離子電池在3C和電動(dòng)汽車應(yīng)用領(lǐng)域，大家經(jīng)?？吹桨l(fā)生燃燒或者爆炸事故，大家可能習(xí)以為常，認(rèn)為它就是這樣的。但是我有不同的看法，剛剛出臺(tái)一個(gè)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池安全強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，我覺得這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可能不是從用戶的角度去做的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼘?duì)電池的要求是給5分鐘的逃生時(shí)間。這種標(biāo)準(zhǔn)如果延伸到儲(chǔ)能領(lǐng)域的話，是不可想象的。先不說韓國燒了這么多電站，就說國內(nèi)如果燒幾個(gè)站，在電網(wǎng)側(cè)燒幾個(gè)站，我估計(jì)沒人再敢用這個(gè)東西，所以在我們儲(chǔ)能的標(biāo)準(zhǔn)里面，嚴(yán)格的要求就是電池本體不能起火，不能爆炸。而且從技術(shù)上來說是有選擇的，有技術(shù)路線選擇的。所以說安全是電池的一個(gè)特殊性，它是一個(gè)能量體，它本身就有安全隱患。
另外，它的質(zhì)量，就是它的電性能，實(shí)際上跟它背后很多的條件有關(guān)。我們通常說它的一些工作參數(shù)，這些工作參數(shù)有很多，但是這么多條件，又是相互影響交織在一起，它們之間實(shí)際上有很多是制約關(guān)系。怎樣評(píng)判這個(gè)電池的好壞？實(shí)際上是嚴(yán)重依賴于一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)條件和全面的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，這就是電池的一個(gè)復(fù)雜性。
以后如果儲(chǔ)能真的要好好做的話，以往對(duì)電池的粗放理解，認(rèn)為就是這樣的，或者供應(yīng)商說是什么樣就是什么樣，應(yīng)該向未來對(duì)它有一個(gè)精細(xì)化的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變。我不僅要知道表面的性能，還要知道這些性能背后的條件，具體的工作參數(shù)。這種認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變，只能依賴于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)，如果沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，就是各說各話，最后根本形不成一種統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。
第二，從工程的實(shí)踐來說，我們現(xiàn)在都說質(zhì)量和安全，現(xiàn)在怎么算整個(gè)系統(tǒng)或者整個(gè)電站的容量，包括W和Wh，核算的根據(jù)是什么，大家根本說不清楚，一般供應(yīng)商直接根據(jù)自行設(shè)定的儲(chǔ)能電池標(biāo)稱容量來算的。實(shí)際上從標(biāo)準(zhǔn)的角度，這個(gè)系統(tǒng)的容量一定是要按照儲(chǔ)能電池經(jīng)過型式試驗(yàn)以后，根據(jù)型式試驗(yàn)報(bào)告里認(rèn)定的工作參數(shù)來核算整個(gè)系統(tǒng)的額定值。這樣推導(dǎo)下去的話，從理論上來說是合理的，而不是隨意定一個(gè)電池標(biāo)稱值就可以簡單地乘出這個(gè)系統(tǒng)容量。
在我們的實(shí)際檢測(cè)工作中，我們發(fā)現(xiàn)不管是型式試驗(yàn)也好，還是說現(xiàn)在做的一些電站投運(yùn)前的電池抽檢也好，都遇到過有些安全試驗(yàn)時(shí)直接就燒了或者炸了的情況。就是說如果你去做檢測(cè)就會(huì)遇到這種情況，如果真的遇到這種情況你還敢投運(yùn)嗎？根本不敢投運(yùn)。如果說韓國的這些電站投運(yùn)前也按照中國的儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)來檢測(cè)，我估計(jì)沒有一個(gè)能投運(yùn)的。
在國內(nèi)，之前的投運(yùn)的電站，實(shí)際上在標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)沒跟上的情況下，也存在這個(gè)問題。如果說在今后，現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)建立起來，如果還不嚴(yán)格執(zhí)行的話，就存在一個(gè)問題。這個(gè)就有點(diǎn)像做病毒檢測(cè)，不檢測(cè)就沒有確診?，F(xiàn)在我們這個(gè)電池也是，不做檢測(cè)就看不到這些潛在的安全問題，這就變成一個(gè)很大的問題？如果不經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能電站總體的性能是不確定的，包括電池的關(guān)鍵控制參數(shù)是不明確的，系統(tǒng)的容量、壽命、安全都是不確定的，因?yàn)槟銢]有經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)一層一層的檢驗(yàn)，無法從理論上去推導(dǎo)它的質(zhì)量和安全。
下面進(jìn)一步說明一下，這張圖是引用中科院物理所一位老師研究的一張圖，借這個(gè)圖來說明一下電池參數(shù)到底是怎么回事。實(shí)際上對(duì)于鋰離子電池來說，基本上可以分成三個(gè)區(qū)，一個(gè)是正常的極化區(qū)，一個(gè)是過渡區(qū)，一個(gè)是短路區(qū)。什么意思呢？電池，實(shí)際上產(chǎn)生極化是正常的，如果說電池工作的電流或者倍率加大，或者把電壓范圍放得更寬，就會(huì)到另一個(gè)比較難受的區(qū)域---過渡區(qū)，如果再進(jìn)一步放寬這個(gè)參數(shù)，就是倍率再加大，或電壓范圍再放寬，可能就到了一個(gè)非常危險(xiǎn)的短路區(qū)了。
電池的性能，完全是依賴于你怎么去評(píng)判它。如果說我們隨意設(shè)置這些額定功率也好，電壓范圍也好，你很可能在危險(xiǎn)的邊緣試探。比較保守的狀況，起碼現(xiàn)階段保守的狀況，應(yīng)盡量控制在正常的極化區(qū)，這樣才能保證電池運(yùn)行的質(zhì)量和安全。簡單來說，不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)著電池不同的質(zhì)量與安全的表現(xiàn)。
對(duì)于學(xué)術(shù)研究來說，我們可以探索電池的各種性能，各種工作參數(shù)的邊界，可以做很多研究，極限研究。最終到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造階段，你要出產(chǎn)品了，你得找一個(gè)讓它舒服的區(qū)域。就像人一樣，一個(gè)人可能一次兩次能舉起很重的東西，但是如果你舉一輩子，可能你的腰就壞了。是一個(gè)道理，在面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的時(shí)候，應(yīng)該是嚴(yán)格按照應(yīng)用條件，將這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求融入到電池產(chǎn)品的正向開發(fā)設(shè)計(jì)，這才是符合標(biāo)準(zhǔn)的做法。
第二部分，說一下鋰離子電池儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系的作用，2018年前后，全國電力儲(chǔ)能標(biāo)委會(huì)發(fā)布了10多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中有6項(xiàng)涉及到與鋰離子電池相關(guān)的從核心部件到系統(tǒng)設(shè)備層級(jí)的完整標(biāo)準(zhǔn)體系，其中36276是核心和關(guān)鍵，它與動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)相比，具有鮮明的儲(chǔ)能應(yīng)用特色。在儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)里，關(guān)注的是從單體到模塊、到簇到系統(tǒng)層級(jí)，這些不同層級(jí)參數(shù)之間的關(guān)系，不同層級(jí)之間參數(shù)以及性能之間關(guān)系應(yīng)該是逐級(jí)傳遞的，并符合正確的邏輯關(guān)系。
對(duì)單體、模塊、簇、系統(tǒng)，分別提出明確的要求，呈現(xiàn)的有效信息充足、清晰明了，拒絕模糊地帶和投機(jī)取巧，可以滿足當(dāng)前行業(yè)發(fā)展對(duì)儲(chǔ)能評(píng)價(jià)要求。
這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解決了什么問題？或者說它有什么作用？首先第一個(gè)，就是解決電池容量標(biāo)注的問題，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)明確要求按照電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的容量，就是W和Wh來標(biāo)注電池技術(shù)規(guī)格。這里說的是從電池的單體開始標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在都是說多少伏多少安時(shí)，這里說的必須按照W和Wh標(biāo)注，而且這個(gè)不能隨意標(biāo)注，標(biāo)注的參數(shù)必須是符合標(biāo)準(zhǔn)里所有技術(shù)要求的。
二是解決測(cè)試評(píng)價(jià)條件與實(shí)際應(yīng)用條件脫節(jié)的問題，以W—Wh作為基準(zhǔn)測(cè)試評(píng)價(jià)條件，放棄傳統(tǒng)的A—Ah測(cè)試評(píng)價(jià)條件。
三是解決充放電能力對(duì)等問題，將充電性能和放電性能置于同等地位，分別提出技術(shù)要求并展示信息。
四是以電池的基本性能要求約束電池額定值及安全可靠性設(shè)計(jì)，通過倍率、高低溫、儲(chǔ)存等性能要求傳導(dǎo)至設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)，要重視安全可靠性設(shè)計(jì)。
五是以電池單體、電池模塊層級(jí)循環(huán)性能要求，作為統(tǒng)一評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，滿足系統(tǒng)的壽命期望。因?yàn)橄到y(tǒng)層級(jí)壽命目前無法直接驗(yàn)證。
六是以電池單體、電池模塊層級(jí)的安全性能要求，尋求從根源上為儲(chǔ)能電池規(guī)模化應(yīng)用守住安全底線，強(qiáng)化對(duì)電池單體、電池模塊熱失控安全特性的要求。
七是解決電池關(guān)鍵控制參數(shù)不明確的問題，設(shè)定電池單體、電池模塊、電池簇遞進(jìn)的產(chǎn)品層級(jí)，形成一個(gè)有機(jī)的整體，確保電池工作參數(shù)及性能逐級(jí)傳遞并符合正確的邏輯關(guān)系。
八是解決電池有效信息不足、信息不對(duì)稱的問題，以詳實(shí)的數(shù)據(jù)記錄表的形式，記錄試驗(yàn)過程中重要的過程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，使關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)之間不再孤立，避免出現(xiàn)片面和誤導(dǎo)的情形。
九是發(fā)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)以及其他的核心部件以及儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)前存在的問題，通過標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試反饋問題并整改，在做系統(tǒng)并網(wǎng)檢測(cè)之前需要核查電池的工作參數(shù)是不是按照型式試驗(yàn)認(rèn)定的參數(shù)在運(yùn)行，如果不是的話，就是變了一套參數(shù)，實(shí)際上這就不是那個(gè)型號(hào)的電池在工作。
第三部分，說一下全環(huán)節(jié)嚴(yán)格有效執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的意義。
什么是全環(huán)節(jié)嚴(yán)格有效執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)？全環(huán)節(jié)分為事前事中事后監(jiān)管。型式試驗(yàn)和性能評(píng)價(jià)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)、可研及采購評(píng)審階段就得考慮這個(gè)事兒，如果這個(gè)階段沒有考慮，到后面就非常被動(dòng)。在我們實(shí)際工作中，實(shí)際上遇到很多這種問題。事前的監(jiān)管，就包括產(chǎn)品的型式試驗(yàn)以及產(chǎn)品的性能評(píng)價(jià)。型式試驗(yàn)，只是表明這個(gè)制造商有能力生產(chǎn)滿足標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求的產(chǎn)品，型式試驗(yàn)通過以后才能批量生產(chǎn)。
性能評(píng)價(jià)，就是證明這個(gè)供應(yīng)商能夠批量生產(chǎn)滿足標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求的產(chǎn)品。
事中監(jiān)管，一個(gè)是產(chǎn)品到貨抽檢，一個(gè)是系統(tǒng)并網(wǎng)檢測(cè)。到貨抽檢非常重要，直接關(guān)系到供貨商給你什么樣的產(chǎn)品。并網(wǎng)檢測(cè)，前面也提到了，首先要核查系統(tǒng)里實(shí)際設(shè)定的這些運(yùn)行參數(shù)是否跟你做型式試驗(yàn)時(shí)的參數(shù)一致，然后再通過并網(wǎng)試驗(yàn)來看整個(gè)系統(tǒng)的不管是容量也好，還是效率也好，能否滿足合同的約定。
事后監(jiān)管也是非常關(guān)鍵的，提事后監(jiān)管的要求也是對(duì)供應(yīng)商的一個(gè)關(guān)鍵約束，比如承諾10年容量保持不低于80%，那么平均每年系統(tǒng)的容量衰減就不能超過2%，每年進(jìn)行定期的運(yùn)行考核檢測(cè)，如果低于約定的衰減率，則可以作為嚴(yán)格執(zhí)行合同罰則約定的依據(jù)。儲(chǔ)能不管誰投資，最后都是要接入電網(wǎng)的，就會(huì)跟電網(wǎng)發(fā)生關(guān)系，即使是租賃的模式，也要對(duì)儲(chǔ)能的質(zhì)量與安全有一個(gè)要求。最低的要求就是滿足所有的標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足所有環(huán)節(jié)的監(jiān)管要求。
實(shí)際上在監(jiān)管方面，不管是從國家層面，還是從國網(wǎng)公司層面，都是有一些明確的要求，只是現(xiàn)在不是一種強(qiáng)制性的，或者說沒有出臺(tái)一個(gè)非常具體的非常強(qiáng)制性的要求，都是一種指導(dǎo)意見。但實(shí)際上我認(rèn)為在后面肯定會(huì)是越來越嚴(yán)的，以后會(huì)越來越嚴(yán)格執(zhí)行這些要求，規(guī)范管理，按照標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)等等。
這個(gè)是我們根據(jù)儲(chǔ)能國家標(biāo)準(zhǔn)做的一些檢測(cè)評(píng)價(jià)的工作，到現(xiàn)在為止，在儲(chǔ)能電池方面，我們正在開展45個(gè)型號(hào)的型式試驗(yàn)，已經(jīng)拿到報(bào)告的有16個(gè)。就是說這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雖然是很嚴(yán)格的，只是在安全方面很嚴(yán)格，在基本性能指標(biāo)方面，實(shí)際上是滿足當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平的，已經(jīng)有16個(gè)拿到報(bào)告了。并網(wǎng)檢測(cè)，我們現(xiàn)在是簽了18個(gè)委托檢驗(yàn)，但是到現(xiàn)在為止，電網(wǎng)側(cè)的電站還沒有一個(gè)出具報(bào)告的，這個(gè)有各種原因，包括與電池關(guān)聯(lián)的一些原因。
在單體的型式試驗(yàn)方面，我們把信息都公示了，有9家通過了型式試驗(yàn)，包括編號(hào)，包括樣品的型號(hào)、規(guī)格，都是在網(wǎng)上公示，大家可以去查閱。
這是模塊的，還有簇的，大家可以看一下，在我們這個(gè)報(bào)告里面，比如說模塊，我們會(huì)把這個(gè)模塊里面單體的組成方式，包括使用單體的型號(hào)規(guī)格都寫得非常清楚，這樣實(shí)際上就是一個(gè)非常公開透明的信息。這個(gè)反過來也說明一個(gè)問題，就是說我們?cè)谧瞿K和簇的這個(gè)型式試驗(yàn)的時(shí)候，你的前提是組成這個(gè)層級(jí)產(chǎn)品的模塊或者單體一定是事先通過型式試驗(yàn)，才可能在后面的層級(jí)給你發(fā)這個(gè)檢測(cè)報(bào)告。
有了這些檢測(cè)工作基礎(chǔ)，對(duì)于整個(gè)行業(yè)來說，是一個(gè)良性競爭的基礎(chǔ)，如果說沒有這些標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)，沒有這些報(bào)告，將會(huì)是一片混亂。
進(jìn)一步，我們基于這些統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)得到的技術(shù)信息，我們做了電池性能的等級(jí)評(píng)價(jià)。從這個(gè)等級(jí)評(píng)價(jià)，可以看出有很多產(chǎn)品是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國標(biāo)要求的，比如說現(xiàn)在做的首批三個(gè)型號(hào)都是超出國標(biāo)要求的，你的等級(jí)越高，理論上用戶可以接受更高的價(jià)格，或者在招采的時(shí)候可以作為加分項(xiàng)。這些信息非常清楚，所有的信息都有，分項(xiàng)性能的等級(jí)、綜合性能的等級(jí)，包括各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)具體的數(shù)值都有。
這個(gè)等級(jí)評(píng)價(jià)工作有賴于前面的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)提供了豐富的信息，比如說技術(shù)指標(biāo)，單體和模塊都有60多項(xiàng)，我們是識(shí)別出其中的一些關(guān)鍵指標(biāo)，用關(guān)鍵指標(biāo)給它做一個(gè)權(quán)重。最后總的評(píng)價(jià)結(jié)果來說，還是非常符合實(shí)際情況的，后面還會(huì)有越來越多的等級(jí)評(píng)價(jià)的信息，到時(shí)候都會(huì)公示，這個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)于電池技術(shù)升級(jí)和轉(zhuǎn)型的引導(dǎo)、對(duì)相關(guān)方篩選比對(duì)及按需選擇具有重大意義，通過證書的技術(shù)指標(biāo)分級(jí)信息可以一目了然地看出哪方面有優(yōu)勢(shì)哪方面較弱。
最后想說一點(diǎn)，當(dāng)前儲(chǔ)能行業(yè)又來到了一個(gè)發(fā)展的十字路口，前后左右。向前，就是全環(huán)節(jié)嚴(yán)格有效執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，儲(chǔ)能行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展可期；向后，不執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，就是繼續(xù)低價(jià)低質(zhì)惡性競爭；向左，就是事前不執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，事后才想起來執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)陷入進(jìn)退兩難的境地；向右，是另一個(gè)極端，事前執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，事中事后不執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)前面的環(huán)節(jié)就沒有多大意義了，后面相當(dāng)于放水了，一定是漏洞百出。所以我覺得全環(huán)節(jié)嚴(yán)格有效執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的事兒，是關(guān)乎電池儲(chǔ)能行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的一件事，率先執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)會(huì)少走彎路、占領(lǐng)先機(jī)，因?yàn)樽罱K都是要標(biāo)準(zhǔn)化的。從前面講的型式試驗(yàn)結(jié)果，大家可以梳理一下，有幾家是從單體、模塊、簇全部都打通了，全體系產(chǎn)品都拿到型式試驗(yàn)報(bào)告了，這是一種先知先覺聰明的做法。
這個(gè)是我們實(shí)驗(yàn)室的公眾號(hào)，大家可以關(guān)注一下，陸續(xù)會(huì)有一些公示的信息，不定期在這里展現(xiàn)。
今天就到這里，謝謝大家！
