中國儲能網(wǎng)訊：2020年7月25-26日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會聯(lián)合江蘇省電機工程學會可再生能源專委會、國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學研究院、國網(wǎng)江蘇綜合能源服務有限公司、中國能源建設集團江蘇省電力設計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)儲能技術(shù)應用高層研討會”在南京召開。
25日下午，中國電力科學研究院有限公司儲能與電工新技術(shù)研究所主任官亦標在會上分享了主題報告《標準助力鋰離子電池儲能健康發(fā)展》，以下為整理后的演講速記：
官亦標：我來自中國電科院儲能所，這個儲能所是2006年就成立了，可以說十三多年以前就在從事儲能方面的工作。國家電網(wǎng)公司非常大，但實際上最早做儲能，或者說儲能的“國家隊”應該在儲能與電工所。實際上，儲能所一直很低調(diào)，但是現(xiàn)在我們做出來自己實驗室的商標，以后我們也會高調(diào)地做一些事情。
我今天匯報的主題是《標準助力鋰離子電池儲能健康發(fā)展》，說到這個話題，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怎樣讓這個行業(yè)更加健康發(fā)展。
我今天的匯報是分三個部分：
第一部分，講一下標準對這個鋰離子電池儲能的重要性。為什么要說這個呢？肯定是因為我們之前在這一塊是有缺失的，要么是標準編制的進度跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展，要么是在實際應用中沒有很好執(zhí)行這個標準。
說到鋰離子電池儲能，就要說到電池這一塊，首先我要強調(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備更多一些，但實際上電池進入到電力系統(tǒng)以后，跟以往的這些物理設備還真是不一樣，實際上它作為一個電力元件，是一個具有非常復雜性和特殊性的東西。鋰離子電池在3C和電動汽車應用領(lǐng)域，大家經(jīng)常看到發(fā)生燃燒或者爆炸事故，大家可能習以為常，認為它就是這樣的。但是我有不同的看法，剛剛出臺一個電動汽車動力電池安全強制標準，我覺得這個標準可能不是從用戶的角度去做的標準，因為它對電池的要求是給5分鐘的逃生時間。這種標準如果延伸到儲能領(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)如果燒幾個站，在電網(wǎng)側(cè)燒幾個站，我估計沒人再敢用這個東西，所以在我們儲能的標準里面，嚴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特殊性，它是一個能量體，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，它們之間實際上有很多是制約關(guān)系。怎樣評判這個電池的好壞？實際上是嚴重依賴于一個統(tǒng)一的標準條件和全面的實測數(shù)據(jù)，這就是電池的一個復雜性。
以后如果儲能真的要好好做的話，以往對電池的粗放理解，認為就是這樣的，或者供應商說是什么樣就是什么樣，應該向未來對它有一個精細化的認識轉(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)。這種認識的轉(zhuǎn)變，只能依賴于統(tǒng)一的標準來實現(xiàn)，如果沒有統(tǒng)一的標準，就是各說各話，最后根本形不成一種統(tǒng)一的認識。
第二，從工程的實踐來說，我們現(xiàn)在都說質(zhì)量和安全，現(xiàn)在怎么算整個系統(tǒng)或者整個電站的容量，包括W和Wh，核算的根據(jù)是什么，大家根本說不清楚，一般供應商直接根據(jù)自行設定的儲能電池標稱容量來算的。實際上從標準的角度，這個系統(tǒng)的容量一定是要按照儲能電池經(jīng)過型式試驗以后，根據(jù)型式試驗報告里認定的工作參數(shù)來核算整個系統(tǒng)的額定值。這樣推導下去的話，從理論上來說是合理的，而不是隨意定一個電池標稱值就可以簡單地乘出這個系統(tǒng)容量。
在我們的實際檢測工作中，我們發(fā)現(xiàn)不管是型式試驗也好，還是說現(xiàn)在做的一些電站投運前的電池抽檢也好，都遇到過有些安全試驗時直接就燒了或者炸了的情況。就是說如果你去做檢測就會遇到這種情況，如果真的遇到這種情況你還敢投運嗎？根本不敢投運。如果說韓國的這些電站投運前也按照中國的儲能標準來檢測，我估計沒有一個能投運的。
在國內(nèi)，之前的投運的電站，實際上在標準檢測沒跟上的情況下，也存在這個問題。如果說在今后，現(xiàn)在標準已經(jīng)建立起來，如果還不嚴格執(zhí)行的話，就存在一個問題。這個就有點像做病毒檢測，不檢測就沒有確診?，F(xiàn)在我們這個電池也是，不做檢測就看不到這些潛在的安全問題，這就變成一個很大的問題？如果不經(jīng)過標準檢驗，整個儲能系統(tǒng)、儲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，因為你沒有經(jīng)過標準一層一層的檢驗，無法從理論上去推導它的質(zhì)量和安全。
下面進一步說明一下，這張圖是引用中科院物理所一位老師研究的一張圖，借這個圖來說明一下電池參數(shù)到底是怎么回事。實際上對于鋰離子電池來說，基本上可以分成三個區(qū)，一個是正常的極化區(qū)，一個是過渡區(qū)，一個是短路區(qū)。什么意思呢？電池，實際上產(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，就會到另一個比較難受的區(qū)域---過渡區(qū)，如果再進一步放寬這個參數(shù)，就是倍率再加大，或電壓范圍再放寬，可能就到了一個非常危險的短路區(qū)了。
電池的性能，完全是依賴于你怎么去評判它。如果說我們隨意設置這些額定功率也好，電壓范圍也好，你很可能在危險的邊緣試探。比較保守的狀況，起碼現(xiàn)階段保守的狀況，應盡量控制在正常的極化區(qū)，這樣才能保證電池運行的質(zhì)量和安全。簡單來說，不同的標準對應著電池不同的質(zhì)量與安全的表現(xiàn)。
對于學術(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)品設計與制造階段，你要出產(chǎn)品了，你得找一個讓它舒服的區(qū)域。就像人一樣，一個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。是一個道理，在面向產(chǎn)品設計制造的時候，應該是嚴格按照應用條件，將這個標準的要求融入到電池產(chǎn)品的正向開發(fā)設計，這才是符合標準的做法。
第二部分，說一下鋰離子電池儲能標準體系的作用，2018年前后，全國電力儲能標委會發(fā)布了10多項標準，其中有6項涉及到與鋰離子電池相關(guān)的從核心部件到系統(tǒng)設備層級的完整標準體系，其中36276是核心和關(guān)鍵，它與動力電池標準相比，具有鮮明的儲能應用特色。在儲能標準里，關(guān)注的是從單體到模塊、到簇到系統(tǒng)層級，這些不同層級參數(shù)之間的關(guān)系，不同層級之間參數(shù)以及性能之間關(guān)系應該是逐級傳遞的，并符合正確的邏輯關(guān)系。
對單體、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取巧，可以滿足當前行業(yè)發(fā)展對儲能評價要求。
這個標準解決了什么問題？或者說它有什么作用？首先第一個，就是解決電池容量標注的問題，這個標準明確要求按照電力系統(tǒng)實際運行的容量，就是W和Wh來標注電池技術(shù)規(guī)格。這里說的是從電池的單體開始標準，現(xiàn)在都是說多少伏多少安時，這里說的必須按照W和Wh標注，而且這個不能隨意標注，標注的參數(shù)必須是符合標準里所有技術(shù)要求的。
二是解決測試評價條件與實際應用條件脫節(jié)的問題，以W—Wh作為基準測試評價條件，放棄傳統(tǒng)的A—Ah測試評價條件。
三是解決充放電能力對等問題，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計，通過倍率、高低溫、儲存等性能要求傳導至設計制造環(huán)節(jié)，要重視安全可靠性設計。
五是以電池單體、電池模塊層級循環(huán)性能要求，作為統(tǒng)一評判標準，滿足系統(tǒng)的壽命期望。因為系統(tǒng)層級壽命目前無法直接驗證。
六是以電池單體、電池模塊層級的安全性能要求，尋求從根源上為儲能電池規(guī)模化應用守住安全底線，強化對電池單體、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，設定電池單體、電池模塊、電池簇遞進的產(chǎn)品層級，形成一個有機的整體，確保電池工作參數(shù)及性能逐級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、信息不對稱的問題，以詳實的數(shù)據(jù)記錄表的形式，記錄試驗過程中重要的過程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)，使關(guān)鍵指標數(shù)據(jù)之間不再孤立，避免出現(xiàn)片面和誤導的情形。
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能系統(tǒng)并網(wǎng)前存在的問題，通過標準測試反饋問題并整改，在做系統(tǒng)并網(wǎng)檢測之前需要核查電池的工作參數(shù)是不是按照型式試驗認定的參數(shù)在運行，如果不是的話，就是變了一套參數(shù)，實際上這就不是那個型號的電池在工作。
第三部分，說一下全環(huán)節(jié)嚴格有效執(zhí)行標準的意義。
什么是全環(huán)節(jié)嚴格有效執(zhí)行標準？全環(huán)節(jié)分為事前事中事后監(jiān)管。型式試驗和性能評價，在規(guī)劃設計、可研及采購評審階段就得考慮這個事兒，如果這個階段沒有考慮，到后面就非常被動。在我們實際工作中，實際上遇到很多這種問題。事前的監(jiān)管，就包括產(chǎn)品的型式試驗以及產(chǎn)品的性能評價。型式試驗，只是表明這個制造商有能力生產(chǎn)滿足標準技術(shù)要求的產(chǎn)品，型式試驗通過以后才能批量生產(chǎn)。
性能評價，就是證明這個供應商能夠批量生產(chǎn)滿足標準技術(shù)要求的產(chǎn)品。
事中監(jiān)管，一個是產(chǎn)品到貨抽檢，一個是系統(tǒng)并網(wǎng)檢測。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，前面也提到了，首先要核查系統(tǒng)里實際設定的這些運行參數(shù)是否跟你做型式試驗時的參數(shù)一致，然后再通過并網(wǎng)試驗來看整個系統(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)管的要求也是對供應商的一個關(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%，每年進行定期的運行考核檢測，如果低于約定的衰減率，則可以作為嚴格執(zhí)行合同罰則約定的依據(jù)。儲能不管誰投資，最后都是要接入電網(wǎng)的，就會跟電網(wǎng)發(fā)生關(guān)系，即使是租賃的模式，也要對儲能的質(zhì)量與安全有一個要求。最低的要求就是滿足所有的標準要求，滿足所有環(huán)節(jié)的監(jiān)管要求。
實際上在監(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)在不是一種強制性的，或者說沒有出臺一個非常具體的非常強制性的要求，都是一種指導意見。但實際上我認為在后面肯定會是越來越嚴的，以后會越來越嚴格執(zhí)行這些要求，規(guī)范管理，按照標準檢測等等。
這個是我們根據(jù)儲能國家標準做的一些檢測評價的工作，到現(xiàn)在為止，在儲能電池方面，我們正在開展45個型號的型式試驗，已經(jīng)拿到報告的有16個。就是說這個標準雖然是很嚴格的，只是在安全方面很嚴格，在基本性能指標方面，實際上是滿足當前技術(shù)發(fā)展水平的，已經(jīng)有16個拿到報告了。并網(wǎng)檢測，我們現(xiàn)在是簽了18個委托檢驗，但是到現(xiàn)在為止，電網(wǎng)側(cè)的電站還沒有一個出具報告的，這個有各種原因，包括與電池關(guān)聯(lián)的一些原因。
在單體的型式試驗方面，我們把信息都公示了，有9家通過了型式試驗，包括編號，包括樣品的型號、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，在我們這個報告里面，比如說模塊，我們會把這個模塊里面單體的組成方式，包括使用單體的型號規(guī)格都寫得非常清楚，這樣實際上就是一個非常公開透明的信息。這個反過來也說明一個問題，就是說我們在做模塊和簇的這個型式試驗的時候，你的前提是組成這個層級產(chǎn)品的模塊或者單體一定是事先通過型式試驗，才可能在后面的層級給你發(fā)這個檢測報告。
有了這些檢測工作基礎，對于整個行業(yè)來說，是一個良性競爭的基礎，如果說沒有這些標準的檢驗，沒有這些報告，將會是一片混亂。
進一步，我們基于這些統(tǒng)一的標準得到的技術(shù)信息，我們做了電池性能的等級評價。從這個等級評價，可以看出有很多產(chǎn)品是遠遠超出國標要求的，比如說現(xiàn)在做的首批三個型號都是超出國標要求的，你的等級越高，理論上用戶可以接受更高的價格，或者在招采的時候可以作為加分項。這些信息非常清楚，所有的信息都有，分項性能的等級、綜合性能的等級，包括各項技術(shù)指標具體的數(shù)值都有。
這個等級評價工作有賴于前面的標準檢驗提供了豐富的信息，比如說技術(shù)指標，單體和模塊都有60多項，我們是識別出其中的一些關(guān)鍵指標，用關(guān)鍵指標給它做一個權(quán)重。最后總的評價結(jié)果來說，還是非常符合實際情況的，后面還會有越來越多的等級評價的信息，到時候都會公示，這個評價對于電池技術(shù)升級和轉(zhuǎn)型的引導、對相關(guān)方篩選比對及按需選擇具有重大意義，通過證書的技術(shù)指標分級信息可以一目了然地看出哪方面有優(yōu)勢哪方面較弱。
最后想說一點，當前儲能行業(yè)又來到了一個發(fā)展的十字路口，前后左右。向前，就是全環(huán)節(jié)嚴格有效執(zhí)行標準，儲能行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展可期；向后，不執(zhí)行標準，就是繼續(xù)低價低質(zhì)惡性競爭；向左，就是事前不執(zhí)行標準，事后才想起來執(zhí)行標準，將會陷入進退兩難的境地；向右，是另一個極端，事前執(zhí)行標準，事中事后不執(zhí)行標準，這個前面的環(huán)節(jié)就沒有多大意義了，后面相當于放水了，一定是漏洞百出。所以我覺得全環(huán)節(jié)嚴格有效執(zhí)行標準的事兒，是關(guān)乎電池儲能行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的一件事，率先執(zhí)行標準會少走彎路、占領(lǐng)先機，因為最終都是要標準化的。從前面講的型式試驗結(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)品都拿到型式試驗報告了，這是一種先知先覺聰明的做法。
這個是我們實驗室的公眾號，大家可以關(guān)注一下，陸續(xù)會有一些公示的信息，不定期在這里展現(xiàn)。
今天就到這里，謝謝大家！
