中國儲能網訊：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、國網江蘇省電力公司電力科學研究院、國網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“第四屆全國電網側暨用戶側儲能技術應用高層研討會”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，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和電動汽車應用領域，大家經?？吹桨l(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，就說國內如果燒幾個站，在電網側燒幾個站，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。而且從技術上來說是有選擇的，有技術路線選擇的。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，它的質量，就是它的電性能，實際上跟它背后很多的條件有關。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，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，核算的根據是什么，大家根本說不清楚，一般供應商直接根據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過型式試驗以后，根據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，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，因為你沒有經過標準一層一層的檢驗，無法從理論上去推導它的質量和安全。
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量和安全。簡單來說，不同的標準對應著電池不同的質量與安全的表現(xiàn)。
對于學術研究來說，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。最終到了產品設計與制造階段，你要出產品了，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)之間的關系，不同層級之間參數(shù)以及性能之間關系應該是逐級傳遞的，并符合正確的邏輯關系。
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)?；瘧檬刈“踩拙€，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)據記錄表的形式，記錄試驗過程中重要的過程數(shù)據和結果數(shù)據，使關鍵指標數(shù)據之間不再孤立，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，就包括產品的型式試驗以及產品的性能評價。型式試驗，只是表明這個制造商有能力生產滿足標準技術要求的產品，型式試驗通過以后才能批量生產。
性能評價，就是證明這個供應商能夠批量生產滿足標準技術要求的產品。
事中監(jiān)管，一個是產品到貨抽檢，一個是系統(tǒng)并網檢測。到貨抽檢非常重要，直接關系到供貨商給你什么樣的產品。并網檢測，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)管也是非常關鍵的，提事后監(jiān)管的要求也是對供應商的一個關鍵約束，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。儲能不管誰投資，最后都是要接入電網的，就會跟電網發(fā)生關系，即使是租賃的模式，也要對儲能的質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發(fā)展水平的，已經有16個拿到報告了。并網檢測，我們現(xiàn)在是簽了18個委托檢驗，但是到現(xiàn)在為止，電網側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，比如說技術指標，單體和模塊都有60多項，我們是識別出其中的一些關鍵指標，用關鍵指標給它做一個權重。最后總的評價結果來說，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升級和轉型的引導、對相關方篩選比對及按需選擇具有重大意義，通過證書的技術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、占領先機，因為最終都是要標準化的。從前面講的型式試驗結果，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！
