中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2022年3月21日，《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》正式印發(fā)，標(biāo)志著新型儲(chǔ)能正式從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，正如方案中提到的，要立足安全，規(guī)范管理。加強(qiáng)新型儲(chǔ)能安全風(fēng)險(xiǎn)防范，保障新型儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)行的全過(guò)程安全。在新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，眾多企業(yè)因?yàn)檠a(bǔ)貼進(jìn)入儲(chǔ)能行業(yè)，缺乏安全意識(shí)，儲(chǔ)能安全事故頻發(fā)，甚至造成人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
儲(chǔ)能安全事故頻發(fā) 繞不過(guò)的“安全”問(wèn)題
2017年3月7號(hào)，山西某火力發(fā)電廠儲(chǔ)能系統(tǒng)輔助機(jī)組AGC調(diào)頻項(xiàng)目發(fā)生火災(zāi)；2017年12月22日，山西某電廠9MW調(diào)頻項(xiàng)目2號(hào)儲(chǔ)能集裝箱柜發(fā)生火災(zāi)；2018年8月3日，江蘇揚(yáng)中某用戶側(cè)磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)，一個(gè)儲(chǔ)能集裝箱整體燒毀；2021年4月16日，北京豐臺(tái)大紅門(mén)儲(chǔ)能電站調(diào)試過(guò)程中起火爆炸的消息登上熱搜，事故造成1660.81萬(wàn)元的直接財(cái)產(chǎn)損失，2名消防員不幸遇難；2022年2月18日，江西某儲(chǔ)能項(xiàng)目發(fā)生起火，在存放階段的電池艙劇烈燃燒，現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)現(xiàn)后及時(shí)報(bào)火警、消防人員控制了險(xiǎn)情，事故原因仍在調(diào)查中。
從如此多的儲(chǔ)能事故來(lái)看，消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)安全保護(hù)只占一小部分，儲(chǔ)能安全預(yù)測(cè)更為關(guān)鍵，預(yù)防要做在消防前。
算法領(lǐng)先 儲(chǔ)能場(chǎng)景有了“X”光
盡管導(dǎo)致儲(chǔ)能安全事故的誘因眾多，如電池管理系統(tǒng)、電纜線束、預(yù)警監(jiān)控消防系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境、安全管理等因素，但業(yè)內(nèi)專(zhuān)家普遍認(rèn)為，引發(fā)儲(chǔ)能安全事故的首要原因還是鋰電池自身的問(wèn)題，由鋰電池本身的瑕疵或是電池老化從而帶來(lái)的安全問(wèn)題。
根據(jù)學(xué)術(shù)研究發(fā)現(xiàn)在低溫高倍率充電條件下，鋰電池的鋰離子會(huì)在負(fù)極與電解液的界面堆積、堆積到一定程度就有可能會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶（是指采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池在充電時(shí)，鋰離子還原時(shí)形成的樹(shù)枝狀金屬鋰單質(zhì)）。當(dāng)鋰枝晶生長(zhǎng)到一定程度時(shí)，就會(huì)觸破電池隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)短路，最終引發(fā)安全事故。
針對(duì)鋰電池這一特性，專(zhuān)注于儲(chǔ)能安全領(lǐng)域的美克生能源提出了解決方案。美克生能源科研團(tuán)隊(duì)采用電化學(xué)模型對(duì)鋰電池內(nèi)部進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，真實(shí)還原鋰電池內(nèi)部情況，相當(dāng)于給儲(chǔ)能場(chǎng)景安裝了一個(gè)X光機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電池的內(nèi)部狀況，如電解液變化、隔膜厚度等，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提前預(yù)警，以便儲(chǔ)能電站運(yùn)行、運(yùn)維人員及時(shí)采取措施，避免安全事故的發(fā)生。
為了進(jìn)一步提升預(yù)測(cè)精度和速度，在2021年底，美克生能源跑通了鋰電池電化學(xué)模型硬件求解器，將單電芯測(cè)算時(shí)間由原來(lái)的0.1秒縮短至0.05毫秒，配合并行計(jì)算，電池管理維護(hù)測(cè)算速度將提升20萬(wàn)倍，解決了商用模型計(jì)算速度慢、無(wú)法實(shí)時(shí)計(jì)算的世界難題。
在P2D階段的電化學(xué)模型硬件求解器算法基礎(chǔ)上，今年3月份，美克生能源鋰枝晶生長(zhǎng)模擬正式成功，可以在軟件端10秒內(nèi)、硬件端0.1秒內(nèi)（市場(chǎng)上現(xiàn)在通用計(jì)算時(shí)間為90秒左右）就得到電池內(nèi)部各項(xiàng)物理化學(xué)量的變化，并模擬鋰枝晶生長(zhǎng)情況。這樣一來(lái)將能夠更為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)鋰電池的壽命衰減，有效預(yù)防鋰電池安全事故的發(fā)生。
三角標(biāo)記處為正在生長(zhǎng)的鋰枝晶
除此以外，今年4月份美克生能源將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的參數(shù)辨識(shí)耗時(shí)縮短至分鐘級(jí)，并持續(xù)擴(kuò)大數(shù)據(jù)集，用來(lái)訓(xùn)練性能更好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而更準(zhǔn)確的評(píng)估電池的狀態(tài)。
通過(guò)電化學(xué)模型仿真電池內(nèi)部狀態(tài)，配合鋰枝晶模擬和快速參數(shù)辨識(shí)，美克生能源目前可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)鋰電池的壽命衰減，精準(zhǔn)評(píng)估鋰電池真正的安全運(yùn)行工況范圍，還能準(zhǔn)確獲取電池在老化過(guò)程中各部分材料的衰退狀態(tài)信息，從未幫助儲(chǔ)能電站更有目的性、預(yù)測(cè)性、經(jīng)濟(jì)性地進(jìn)行鋰電池管理，有效預(yù)防鋰電池安全事故的發(fā)生。
提供解決方案 實(shí)現(xiàn)提前1個(gè)月安全預(yù)警
在前沿技術(shù)的支撐下，美克生能源成為了儲(chǔ)能安全領(lǐng)域的專(zhuān)家。其自主研發(fā)的PSS（儲(chǔ)能預(yù)防性診斷安全管理系統(tǒng)）就是一種將“預(yù)防做在消防前”的解決方案。
儲(chǔ)能預(yù)防性診斷安全管理系統(tǒng)（PSS）
PSS系統(tǒng)可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能電池電芯層面的電流、電壓時(shí)間序列，從中抓取容量、內(nèi)阻和自放電參數(shù)等反映電芯性能特征的電池關(guān)鍵性能參數(shù)，并基于對(duì)衰老過(guò)程中鋰電池關(guān)鍵性能參數(shù)變化規(guī)律和電池知識(shí)地貌的分析，捕捉電池關(guān)鍵參數(shù)劣化的微先兆。針對(duì)電芯內(nèi)短路熱失控、正常老化失效等故障，提前一個(gè)月就做出預(yù)警。
同時(shí)，PSS系統(tǒng)還能夠在線對(duì)故障進(jìn)行定點(diǎn)定位，免拆解獲取電芯層面電池關(guān)鍵性能參數(shù)，“零時(shí)間成本”對(duì)鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行“體檢”，提供電池健康狀態(tài)評(píng)估、電池狀態(tài)校正、電池剩余壽命預(yù)測(cè)等服務(wù)，為運(yùn)維人員提出科學(xué)建議，從而更大程度的保障鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)全生命周期的安全。
2021年，PSS系統(tǒng)作為重要研發(fā)課題的應(yīng)用板塊，榮獲了國(guó)家電網(wǎng)有限公司2021年科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了良好借鑒。
國(guó)家電網(wǎng)有限公司2021年科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)證書(shū)
目前PSS系統(tǒng)已經(jīng)率先切入央企跨國(guó)能源體系及國(guó)內(nèi)重大儲(chǔ)能項(xiàng)目，為中國(guó)首個(gè)出海最大儲(chǔ)能電站、全球最大規(guī)模梯次利用儲(chǔ)能電站、央企集團(tuán)國(guó)內(nèi)最大規(guī)模儲(chǔ)能電站、上海、滄州、鄭州、安徽、浙江、杭州、青海、常州、嘉興、鄭州等多地光儲(chǔ)項(xiàng)目、南方電網(wǎng)微電網(wǎng)、客運(yùn)集團(tuán)儲(chǔ)充站、上海商業(yè)儲(chǔ)充站等項(xiàng)目提供鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)全生命周期安全服務(wù)。
5月28日，PSS系統(tǒng)中標(biāo)淮北皖能儲(chǔ)能電站一期（103MW/206MWh）項(xiàng)目，該項(xiàng)目目前是安徽省最大儲(chǔ)能項(xiàng)目，由31個(gè)液冷磷酸鐵鋰儲(chǔ)能單元組成。
淮北皖能儲(chǔ)能電站一期（103MW/206MWh）工程
儲(chǔ)能系統(tǒng)智慧運(yùn)維系統(tǒng)設(shè)備采購(gòu)中標(biāo)通知書(shū)
為了在2030年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”，電化學(xué)儲(chǔ)能進(jìn)入到了加速發(fā)展階段。未來(lái)，儲(chǔ)能會(huì)走進(jìn)街道、園區(qū)、社區(qū)，應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)越來(lái)越豐富，儲(chǔ)能安全的將和老百姓的安全息息相關(guān)，美克生能源會(huì)繼續(xù)做好儲(chǔ)能安全管理，為儲(chǔ)能全生命周期的安全穩(wěn)定運(yùn)行和收益保駕護(hù)航。
