中國儲能網(wǎng)訊：第六屆中國（無錫）國際新能源大會暨展覽會于2014年11月6至8日在江蘇無錫隆重舉行，本屆展會以“新能源、新城鎮(zhèn)、新生活”為主題。金融界網(wǎng)站全程圖文直播。
7日，在2014國際光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展論壇上，德國電氣、電子技信息技術(shù)協(xié)會（VDE）上海辦事處項(xiàng)目經(jīng)理賀建華先生進(jìn)行了 “靜止式（非移動式）鋰電池儲能系統(tǒng)安全要求”主題演講。
以下是文字實(shí)錄：
賀建華：大家下午好，我今天給大家?guī)淼难葜v內(nèi)容是關(guān)于鋰離子電池儲能系統(tǒng)相關(guān)安全要求，隨著可再生能源的蓬勃發(fā)展，儲能系統(tǒng)就顯得越來越重要了。相對來說德國在這個(gè)領(lǐng)域還是走在世界前列，我們VDE就為鋰離子電池儲能系統(tǒng)專門搞了一個(gè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，來順應(yīng)未來漸漸起來的市場要求。
鋰離子儲能大概是什么樣的組成和框架，簡單介紹一下。目前典型的鋰離子儲能單元配置基本都是用18650型鋰離子電池，圓柱型的，它可能是幾十個(gè)，甚至幾百個(gè)組合在一起變成一個(gè)電池模塊，這個(gè)電池模塊再加上電池管理單元就作為一個(gè)基本的儲能單元配置。
關(guān)于儲能裝置的技術(shù)方案，我只是簡單的來分分類，不是一個(gè)非常標(biāo)準(zhǔn)化的分類。從應(yīng)用規(guī)模大小來看，通常情況下有三種類型。
第一種類型，屬于小規(guī)模的運(yùn)用，小規(guī)模的運(yùn)用跟系統(tǒng)的配置大概不大于10個(gè)千瓦的范圍，當(dāng)然電池儲能是按照容量來定，這里我們只是簡單的粗略來分一下，按照功率，按照裝置和發(fā)電功率的大小。
這個(gè)上面是一個(gè)電池管理系統(tǒng)，下面是有多個(gè)電池模塊這樣組成一個(gè)系統(tǒng)。
第二種類型是中規(guī)模裝置，這個(gè)電池模塊跟小規(guī)模的電池模塊結(jié)構(gòu)可能不一樣，但是總體來說它的組成還是類似的。
第三種類型是大規(guī)模裝置，就是把各種各樣的模塊集成的多一點(diǎn)。
目前的大致應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)在鋰離子儲能系統(tǒng)在德國也受到了國家政策的鼓勵，因?yàn)榈聡壳皝碚f，光伏裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了一定程度，再發(fā)展的空間也受到了限制。目前來說，光伏發(fā)電畢竟還是一個(gè)輔助的能源，還到不了主要的能源，這跟能源特點(diǎn)有關(guān)系，有光了才能發(fā)電，沒光了就沒有，太陽好了發(fā)的就多一點(diǎn)，太陽少了就發(fā)的少一點(diǎn)，那么這個(gè)時(shí)候就要有一個(gè)類似水庫的東西進(jìn)行消納，那這就是儲能系統(tǒng)。目前儲能系統(tǒng)由于價(jià)格和其他因素，它的發(fā)展還不是那么的快。
完全從技術(shù)的角度來說，儲能系統(tǒng)的運(yùn)用，比如說在整個(gè)大電網(wǎng)的角度來說，它主要是針對電網(wǎng)的電力波動可以控制，同樣由于負(fù)載的變化，發(fā)電量的變化，電網(wǎng)頻率也有所波動，也可以調(diào)整。另外，可以提高電網(wǎng)峰值電力的需求，因?yàn)樨?fù)載的峰值電力很大，配的發(fā)電系統(tǒng)容量要跟它對等，但是絕大多數(shù)是達(dá)不到發(fā)電量的要求，并且傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)，它發(fā)多少度電跟負(fù)載相關(guān)，而太陽能光伏是沒有辦法被動式的，它完全是靠太陽，靠天氣。所以在這種情況下通過一個(gè)儲能裝置可以對電網(wǎng)的性能進(jìn)行調(diào)節(jié)和補(bǔ)充。
目前在德國對于小型的儲能裝置運(yùn)用有一個(gè)增長的勢頭，跟德國目前光伏應(yīng)用狀況有一定的關(guān)系，政府也在大力的鼓勵帶儲能的光伏發(fā)電系統(tǒng)。它實(shí)際上就是鼓勵自發(fā)自用，另外一個(gè)功能是作為應(yīng)急電源，大致典型的技術(shù)路線或者電路的配置大概是這樣子。
關(guān)于鋰離子電池儲能運(yùn)用系統(tǒng)這樣一個(gè)裝置，它的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定狀況目前還正在進(jìn)行當(dāng)中。從這個(gè)框圖看起來，可能這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還是針對自發(fā)自用的，小規(guī)模運(yùn)用的儲能裝置。一個(gè)是關(guān)于電離電子，另外一個(gè)是控制電子，這跟實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安全性密切相關(guān)。最主要是電池管理系統(tǒng)和能量儲存的裝置，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還在制定當(dāng)中。
另外一個(gè)是關(guān)于信息和通訊，當(dāng)然是符合相關(guān)產(chǎn)品的要求，IEC有一個(gè)60950的標(biāo)準(zhǔn)，其他外部連接器VDE都有成熟的標(biāo)準(zhǔn)。
趁今天這個(gè)機(jī)會給VDE做一分鐘的廣告，今天是說太陽能儲能，VDE在德國建了一個(gè)電池及燃料電池的測試中心，能夠?qū)Ω鞣N各樣儲能電池，充電電池進(jìn)行相關(guān)安全性進(jìn)行測量。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室測試中心可以做安全測試、性能測試、環(huán)境測試，它是針對目前所有電池，電池總量可以達(dá)到300公斤，電流可以達(dá)到800安排，電壓可以達(dá)到1千伏，并且有10米高的實(shí)驗(yàn)裝置，可以做10米地漏，目前它是比較先進(jìn)的關(guān)于電池的測試實(shí)驗(yàn)室。
接下來我把今天的焦點(diǎn)就集中在VDE關(guān)于靜止式鋰離子電池儲能系統(tǒng)的安全要求，因?yàn)殡S著德國市場這些產(chǎn)品的漸漸推出，對這些產(chǎn)品的測試認(rèn)證需求也在不斷地?cái)U(kuò)大。VDE在2003年就已經(jīng)推出了關(guān)于靜止式鋰離子電池儲能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。VDE委員會也做過這個(gè)決定，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以用于測試。
這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容比較多，今天時(shí)間有限，我只能有選擇性的給大家做一個(gè)介紹，目的就是為了讓大家大致有個(gè)概念，因?yàn)槟阃ㄟ^今天15分鐘的時(shí)間能夠了解很多，這是很困難的。
先看一下這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的范圍，它涉及的內(nèi)容是之鋰離子電池儲能系統(tǒng)的基本安全要求，主要是包括對下列形式的“危害”的防護(hù)。1、電擊與灼傷2、機(jī)械億3、火焰蔓延。4、過度的高溫。
這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)跟以前熟悉的僅僅針對產(chǎn)品的相關(guān)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)有所不同，它實(shí)際上是針對大型設(shè)備的概念來的，所以它對相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，首先要有一個(gè)審核，也就是說，你作為制造商，安裝商，你來制造這個(gè)產(chǎn)品，你必須要有一個(gè)內(nèi)部的質(zhì)量管理體系，這個(gè)質(zhì)量管理體系最最突出的就是要對這個(gè)產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)審核要有一個(gè)明確的規(guī)章制度。
實(shí)際上它主要涉及到三點(diǎn)，一個(gè)是關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)分析，一個(gè)是風(fēng)險(xiǎn)評估，一個(gè)是風(fēng)險(xiǎn)降低。像風(fēng)險(xiǎn)審核這種要求，實(shí)際上對于工業(yè)界的一些設(shè)備都是有相關(guān)要求的。最最典型的比如說像SEMI標(biāo)準(zhǔn)都是針對工業(yè)設(shè)備。像ISO14971這是針對醫(yī)療設(shè)備，實(shí)際上醫(yī)療設(shè)備它的安全要求是很高的，一旦出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的話對人的生命是直接的威脅。
如果你發(fā)現(xiàn)這個(gè)產(chǎn)品有風(fēng)險(xiǎn)就要采取措施，采取完以后要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，不斷循環(huán)，最終到所有風(fēng)險(xiǎn)都得到了消除或者目前僅僅存有可容忍的風(fēng)險(xiǎn)，也就是說有些風(fēng)險(xiǎn)完全消除在技術(shù)上可能特別大，或者由于其他原因會有一定困難，這個(gè)時(shí)候這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)本身通過其他簡單的方式可以規(guī)避，比如說貼一個(gè)安全警告標(biāo)識提醒人家這個(gè)地方有可能有風(fēng)險(xiǎn)，你要注意。
第四章節(jié)專門談了風(fēng)險(xiǎn)審核，那么對于認(rèn)證機(jī)構(gòu)來說，這個(gè)產(chǎn)品提供給VDE來做測試，首先工廠要提供一套風(fēng)險(xiǎn)審核的文件，VDE通過你提供的相關(guān)文件進(jìn)行評審。
第五章節(jié)是關(guān)于型式試驗(yàn)的說明，這些說明就不在這里列了，主要參考IEC61010標(biāo)準(zhǔn)，另外關(guān)于銘牌、標(biāo)識，這里面有些字母副要符合IEC60027，技術(shù)文件中對所使用符號要有相應(yīng)的解釋，不要讓人家產(chǎn)生誤解。警告標(biāo)識的字符大小，高低顏色背景都有相關(guān)要求。
對于電池房外部應(yīng)該要有安全警告標(biāo)識，假如電池電壓大于直流60V，就要在堅(jiān)持房外部標(biāo)有“危險(xiǎn)電壓”。另外還要有相關(guān)的禁止明火，禁止吸煙等等，有些地方還要提出來這億蓄電池房。
關(guān)于防觸電保護(hù)稍微給大家介紹一下。在正常情況和單一故障情況下，可觸及的部件與地之間，同一設(shè)備的2個(gè)相距1.8m以內(nèi)的可觸及部件之間，其電壓、電流、電荷或者能量不能達(dá)到具有危害性的程度。當(dāng)然也有一些特殊情況，對于操作者來說，如果把燈泡摘除了，燈座里面有可能有帶電的部分露出來或者燈具其他部件是可以接受，這是沒辦法從技術(shù)上回避的。當(dāng)然有些可更換的部件，僅可通過工具觸及，并有相應(yīng)的警告標(biāo)識。
可觸及部件的判定是通過標(biāo)準(zhǔn)測試指和標(biāo)準(zhǔn)測試針，我們來看一下圖片。
我們知道一般的電器設(shè)備，如果說不用工具就可一打開，可以卸掉東西，再用測試指測試的時(shí)候，首先要把它打開或者卸掉。
在正常狀態(tài)下如果操作人員的某些行為可能增加“可觸及”的部件，則應(yīng)該在測試指，測試枕試驗(yàn)前完成上述動作。因此我們把儲能系統(tǒng)歸結(jié)為專用設(shè)備，不是老百姓可以隨隨便便接近的，主要的安全防護(hù)，除了公眾，還有很多地方是針對操作人員的。對于支架的安裝或者面板安裝的設(shè)備，僅考慮其正面的防觸電保護(hù)。首先能夠觸及才能可能造成危害，觸及之后到底有沒有危害有很多判斷方式，通過電壓、電流、能量等等?；痉雷o(hù)措施、單一故障情況下的額外防護(hù)措施，與外部電路的連接，維護(hù)效果，乃二耐壓試驗(yàn)跟IEC61010-1一樣的，就不贅述了。
防止短路和其他的電流效應(yīng)，就是要加保險(xiǎn)絲或者要加一些能夠防止短路的一些相關(guān)的器件或者控制。
防止機(jī)械的危害性，因?yàn)榇蟮膬δ苎b置可能放再一個(gè)房間里，他各種形狀有可能會造成傷害，甚至沒有穩(wěn)定可能會傾倒等等。
機(jī)械強(qiáng)度也就省略了，反正這個(gè)東西不能做成像豆腐渣一樣，要有一定的強(qiáng)度。
溫度和耐熱，表面溫度可觸及的地方不能很燙手。
液體危害的防護(hù)，這個(gè)在儲能系統(tǒng)當(dāng)中，電池模塊當(dāng)中會有電解液的稀漏要進(jìn)行防護(hù)。
釋放的氣體及爆炸防護(hù)，我們知道所有電池在充電過程當(dāng)中都會有微量釋放氣體，這種氣體有可能是有毒的，也可能是有潛在爆炸性的情況。鋰離子電池在充電的時(shí)候，微微會釋放氫氣和氧氣，實(shí)際上對水有電解的作用。因?yàn)橐粋€(gè)大型觸電系統(tǒng)有很多電池在同時(shí)充電，一個(gè)電池釋放一點(diǎn)點(diǎn)，幾十萬個(gè)電池那釋放就大了，如果是封閉的環(huán)境，那有可能是要爆炸的。
對于爆炸危害的防護(hù)，這里說到氫氣在空氣當(dāng)中的體積濃度不能超過4%，如果超過4%就有可能形成爆炸性空間了，那么采取的措施就是通風(fēng)，所以對通風(fēng)設(shè)計(jì)有明確的要求。一個(gè)是自然通風(fēng)，一個(gè)是強(qiáng)制通風(fēng)。
對于自然通風(fēng)有相關(guān)的要求，強(qiáng)制通風(fēng)也有相關(guān)的說法。你在強(qiáng)制通風(fēng)的時(shí)候要知道充電狀態(tài)，充電的時(shí)候強(qiáng)制通風(fēng)必須要正常工作，所以這里面有一個(gè)相關(guān)性。
堅(jiān)持模塊的放置場所相關(guān)要求，小系統(tǒng)還好，主要是針對大系統(tǒng)，有獨(dú)立電池房的要求，我現(xiàn)在也只能簡單翻一下，讓大家看一下相關(guān)的內(nèi)容。
電池管理系統(tǒng)，是一個(gè)電池儲能系統(tǒng)安全保障很重要的環(huán)節(jié)，前面那么多相關(guān)測試的要求，不讓它有危險(xiǎn)性發(fā)生，實(shí)際上很大程度上除了電池本身，還要依靠電池管理系統(tǒng)來協(xié)同工作，當(dāng)危險(xiǎn)產(chǎn)生以后，電池管理系統(tǒng)一定是切換到安全的狀態(tài)，所以堅(jiān)持管理系統(tǒng)最起碼要對單體電池的電壓進(jìn)行監(jiān)控，對電池包的過壓、欠壓、過流等等都要有監(jiān)測。電池管理系統(tǒng)可以基于系統(tǒng)軟件和硬件進(jìn)行管理功能，當(dāng)電池模塊參數(shù)出現(xiàn)異?；蛘唠姵毓芾硐到y(tǒng)本身出現(xiàn)故障，電池管理系統(tǒng)應(yīng)該能將電池模塊狀態(tài)切換到安全狀態(tài)。
隨著一個(gè)內(nèi)容是關(guān)于安全相關(guān)的軟件，儲能系統(tǒng)安全相關(guān)的功能控制軟件，被認(rèn)為是安全相關(guān)的軟件。制造商應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，從而確定是否存在安全相關(guān)的軟件應(yīng)用。安全相關(guān)的軟件研發(fā)應(yīng)遵循風(fēng)險(xiǎn)審核的相關(guān)程序。
謝謝大家！
