中國儲能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲能大會在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國家的1400余位嘉賓到場參會。大會共邀請140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會最具價值的聲音。
大會期間，深圳普瑞賽思檢測技術(shù)有限公司首席技術(shù)官朱靜女士在“儲能電站暨微電網(wǎng)專場”，以《固定式儲能系統(tǒng)國際認證一站式解決方案》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
朱靜：大家下午好，我是來自深圳普瑞賽思檢測技術(shù)有限公司的朱靜，非常高興今天能有機會在這里和各位同仁共同探討《固定式儲能系統(tǒng)認證的一站式解決方案》，我昨天看到現(xiàn)場各位同仁里有一些同事可能是做業(yè)務(wù)，和市場開拓的，所以我昨天晚上已經(jīng)把我的簡報做了一些調(diào)整，原本是側(cè)重在電池安全的分析上，今天我更多的內(nèi)容是側(cè)重在儲能系統(tǒng)的整體滿足世界各國認證要求的解決方案上。
首先我來簡單的介紹一下普瑞賽思，普瑞賽思成立于2013年4月份，我們在2015年投入了八千萬建立了一個動力電池測試中心，目前這個動力電池測試中心實際使用面積是一萬五千平方米，主要做電芯、電池模組、電池系統(tǒng)以及BMS和充電機的檢測和評價的工作。
這個是我們實驗室的一些服務(wù)內(nèi)容，在材料分析上我們不僅僅做電池基本材料的分析，還利用這些分析的手段做一些電池失效的分析，包括它的安全失效和循環(huán)壽命使用壽命的失效。其次就是做電芯，模組級別的性能、可靠性和安全的測試。
另外一部分是做動力電池系統(tǒng)級別的安全的評價和一些方針，例如大家現(xiàn)在比較關(guān)注的熱時空擴展和熱時空蔓延的測試，以及BMS的評價和評測，包括BMS可靠性的檢測，在這部分充電樁和電池的火災(zāi)分析這是我們實驗室的一個重頭的部分，我們借助一些實際實驗的數(shù)據(jù)擬合，搜集了電池在以及火災(zāi)蔓延的控制，建立了一些電池包括生產(chǎn)和倉儲過程，以及實驗過程，實際應(yīng)用場景的消防控制的理念。
另外一個我們實驗室的一部分服務(wù)內(nèi)容就是在儲能電池和儲能系統(tǒng)上，這部分主要是配合我們國內(nèi)的電池公司和儲能系統(tǒng)集成的制造商，幫助大家的產(chǎn)品走向國際市場，主要應(yīng)用包括光儲充一體的儲能系統(tǒng)、軌道交通以及分布式的儲能系統(tǒng)。
那么這個是我們實驗室，在儲能方面經(jīng)常為大家提供的服務(wù)，就包括去歐洲我們的儲能電池要做的認證，有一些標準都給大家列出來，還有去往北美的UL164和UL1973的認證，另外一部分就是我們電池的運輸安全的檢測和評價，還有就是BMS的功能安全的評價，這是我們服務(wù)的內(nèi)容。下面我就開始我今天報告的主要部分，今天的報告分為三個部分，第一部分跟大家簡單的分享一下，固定式儲能系統(tǒng)市場的情況，第二部分是固定式儲能系統(tǒng)認證標準，第三部分集中在儲能電池系統(tǒng)測試和測試的基本條件。
我們都知道在近幾年的固定式儲能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)、新能源發(fā)電，以及家用分布式儲能系統(tǒng)上，和微電網(wǎng)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。儲能系統(tǒng)的迅速發(fā)展也推動了我們儲能電池的市場活躍，我們來看一下，另外一個是儲能系統(tǒng)的應(yīng)用，還有針對新能源車市場的迅速發(fā)展，來推動光儲充一體的，為新能源車提供充電的裝置。
另外就是輕型軌道交通用的儲能系統(tǒng)。
接下來的話題就是鋰離子電池的梯次利用，這個就是因為新能源車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，也推動了電池的梯次利用，現(xiàn)在比較多了解到的梯次利用是用在通訊基站的通訊系統(tǒng)上，鐵塔集團有做動力電池的梯次利用，但是目前來說這個梯次利用還處于研發(fā)的階段，首先目前動力電池的電池系統(tǒng)并不是完全的統(tǒng)一，而且現(xiàn)在的電池，大家在做設(shè)計的時候，考慮后續(xù)的電池模組的拆解以及電池在實際使用過程當中的一致性，和動力電池退役以后殘值的評估還處于初級研發(fā)的階段，這也是我們做電池的技術(shù)人員需要共同和研究的一些課題。
來自美國電力科學院的一份報道，從2010年到2020年是儲能電池系統(tǒng)在研發(fā)和發(fā)展的階段，2020年以后會進入儲能市場的迅速爆發(fā)的時期。目前大部分的儲能市場還都依賴于世界各國，包括我們中國在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)政策的推動上，政府給予了很多補貼，下面我們看到就是2016年到2020年，預(yù)計的全球的電網(wǎng)儲能市場，年增長率平均大概是37%左右，預(yù)計到2022年儲能市場會達到68.1億美金，這一個非常龐大的市場。主要活躍的幾個儲能市場也是目前大家客戶比較關(guān)注，包括北美、日本、德國和澳洲。其實目前來說，我們的儲能產(chǎn)品走向各國的時候也重點關(guān)注各國的產(chǎn)業(yè)資金支持項目，比如說美國紐約有減負計劃，要求對每一項減負計劃要減少用量，對于儲能電池也給予一定的資金補貼。另外就是日本，面向日本市場大家比較關(guān)注的是，有些客戶也在問我們你們是不是做JET認證，這些都是為了大家去申請日本市場的補貼，想拿到日本市場儲能及鋰離子電池的儲能市場的補貼。德國市場主要是德國聯(lián)邦經(jīng)濟委員會對于光伏儲能系統(tǒng)，也就是光伏加儲能在一起的分布式的儲能系統(tǒng)，可以得到接近30%的建筑投入的經(jīng)濟補償。在澳洲市場也是近幾年非常活躍的，主要推動家用分布式的儲能系統(tǒng)，澳洲政府也對家庭給予5年的政府資金支持。
接下來就是我們最大的市場，不管是電動汽車市場還是儲能市場，中國大陸都是最大的市場，在十三五的規(guī)劃當中重點發(fā)展的也是可再生能源的發(fā)儲電系統(tǒng)。我們看到統(tǒng)計的數(shù)字，2016年年末，中國的光伏發(fā)電新增裝機容量達到34.54GW其中地面電站是30.3GW分布式電廠4.24GW。重點發(fā)展的就是智能電網(wǎng)，可再生能源發(fā)電，以及大規(guī)模儲能技術(shù)的發(fā)展，這都是十三五儲能市場發(fā)展的一些熱點話題和熱點的方向。
接下來來看一下固定式儲能系統(tǒng)認證的一些相關(guān)知識。目前化學儲能電源像鈉硫電池，鉛酸電池、鋰離子電池，一個釩流電池，這些都是非常常見的儲能系統(tǒng)。昨天我又聽到陳璞教授在說，目前的鋰離子電池在儲能領(lǐng)域里面是非常廣泛應(yīng)用的，但是陳璞教授給了一個非常恰當?shù)谋扔?，他說一面是天使，一面是魔鬼，鋰離子電池具有它本身的優(yōu)勢，首先它的能量密度很高，循環(huán)壽命比較高，但是鋰離子電池有著它致命的缺陷，就是因為它是有機電解液來填充的，因此電池存在著一定的安全性的隱患。這一點也是我們要重點關(guān)注的，不僅是在儲能電池上，還有新能源車方面，我們也聽到了無數(shù)次的鋰離子電池出現(xiàn)起火核爆炸的情況。
現(xiàn)在談到鋰離子電池，幾乎所有人都不敢承運鋰離子電池，這些也是因為鋰離子電池本身的特性，導(dǎo)致它存在一定的安全風險，因此我們在做儲能系統(tǒng)和儲能電池的時候，也要關(guān)注一些安全標準的要求，讓您的產(chǎn)品去滿足世界各國的準入門檻的要求。
下面我們來看一下，這個是我們儲能系統(tǒng)，基本包括幾個部分，最危險的就是這個部分，一個是高壓系統(tǒng)部分，一個是電池模組真正的儲能裝置部分，還有一部分就是控制單元部分，還有電池的冷卻系統(tǒng)部分，一個整個儲能系統(tǒng)的外殼部分，這是我們基本的結(jié)構(gòu)圖。這個是我們比較常見的大型的集裝箱式儲能系統(tǒng)，包括整個集裝箱的貨柜，或者寶貴的尺寸、結(jié)構(gòu)要求還有防腐、承重的要求，還有核心的部分，電池這塊，以及逆變器或者叫PCS部分，還有一些輔助的部件，包括配電柜，開關(guān)柜，還有空調(diào)系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)。我們整個儲能系統(tǒng)，當你出口的時候，一定要讓整個系統(tǒng)去滿足世界各國的要求。首先我們要考慮包括哪幾部分，這是最基本的要求，你要考慮電氣安全的問題，除了關(guān)注逆變器和能量變換器以外，就是電池盒電池充電器這部分的安全，還要考慮既然你有BMS，既然你有逆變器，你還要考慮它是不是功能安全，今天王教授也在上面說這個小小的激光筆出現(xiàn)了錯誤，只要是電子電器的產(chǎn)生，有電路的元器件就有一定的失效概率，所以大家也要考慮功能安全的作用。
另外一部分比較重要的是EMC。我們做電池的很少關(guān)注EMC，因此通常我們在給大家提供的服務(wù)也會建議說先做一個EMC的測試，避免所有的測試都通過了，最后EMC沒過，再去整改，這種成本就會比較高了。
另外我們也關(guān)注整個系統(tǒng)當中所有零部件的安全性，比如電池系統(tǒng)的性能、安全性，還有高壓線束滿足哪些要求，還有空調(diào)系統(tǒng)、變壓器、配電柜以及照明需要基本滿足哪些，讓您整體合規(guī)，最起碼滿足各國市場準入的要求。
我們比較熱門的幾個市場，第一歐洲市場和北美市場，這也是比較嚴格要求的，今天跟大家分享一下，含有逆變器的系統(tǒng)要去歐洲市場要關(guān)注什么之您的核心部件，就是PCS部分，如果是接入電力，符合的就是62477—1的要求，它是儲能系統(tǒng)用的，以及設(shè)備安全的通用要求。如果我的逆變器需要有光伏接我們要關(guān)注的就是IEC的62109，同樣是逆變器，標準不太一樣。我們還要關(guān)注電池模組和電池系統(tǒng)，它是我們儲能系統(tǒng)當中的核心部件，要滿足電池系統(tǒng)的安全性，以及它的運輸安全，無論你去往世界哪一個角落，你的電池是一定要運輸?shù)?，這一定是大家一定要非常關(guān)注的，除非你說我用卡車一直拖著它在路上跑，這個可能不太現(xiàn)實。
另外一方面是配電柜和開關(guān)柜，如果我做的是家用分布式的比較簡單，無非就是逆變器加上電池這部分就滿足要求了。如果我做的是一個大型的集裝箱式的儲能系統(tǒng)，除了逆變器、PCS、電池之外還要考慮配電柜、開關(guān)柜、空調(diào)相關(guān)的要求，首先配電柜要符合低壓開關(guān)的相關(guān)標準要求，就是IEC的61439—1，這是歐洲要求的，還有開關(guān)柜要符合62271—1的標準要求?？照{(diào)目前大家采用的都是家用空調(diào)比較多，所以說在儲能系統(tǒng)上這個空調(diào)是要符合家用電器的相關(guān)要求，它沒有特殊的工業(yè)要求。
另外大家比較關(guān)注的是你的EMC這個EMC我們是在工業(yè)場景去應(yīng)用的，那就符合IEC61000—6—2和—6—4的組合。如果是家用的就符合61000—6—1和—6—3的組合。
如果您是去往歐洲的市場，電池主要是安全要符合IEC62619的相關(guān)要求。性能部分是符合62620的要求。另外一部分就是非常重要的，UN38.3，這個已經(jīng)發(fā)行到第六版，從2017年的1月1號開始正式實施第六版的相關(guān)要求。除此以外我們電池的BMS還要符合功能安全的要求，如果去往歐洲有一個比較簡化的，就是IEC61730這是最基本的要求，或者說整個電池的BMS就符合IEC61508，這是比較復(fù)雜和完整的可靠性驗證的一個功能性評估，這樣你的電池BMS也是滿足要求的了。
還有一個比較活躍的是北美的市場，北美的標準和歐洲是不太一樣的，如果是分布式應(yīng)用的儲能系統(tǒng)要關(guān)注的是UL9540，它是儲能系統(tǒng)以及儲能設(shè)備用的安全標準的要求。
另外還要關(guān)注UL1741或者CSA107.1，它主要是針對分布式電源逆變器、變流器、控制其標準要求。還要關(guān)注IEEE1547，主要是微網(wǎng)分布式的電源標準要求。這是對我們系統(tǒng)級別。我們的電池仍然是要符合BMS的相關(guān)要求。如果是針對大型的集裝箱式的儲能系統(tǒng)，您全部的零部件，也就是PCS、空調(diào)滿足了相關(guān)的家用電器的要求之后，您看一下整個系統(tǒng)要進行一個結(jié)構(gòu)的檢查，就是確認整個系統(tǒng)各個零部件安全的基礎(chǔ)之上，要確認整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是符合相關(guān)要求的。
去往北美的儲能電池，就要符合UL的相關(guān)標準要求了，對其中您所使用的電池電芯是要符合UL1642的要求，整個電池系統(tǒng)是要符合UL1973，除此以外還要對電池的BMS進行功能安全評估，就是要符合UL1998的要求，，相對于EIC19730復(fù)雜了很多，或者是符合IEC61508的要求，評估了電池BMS的功能安全。
在2016年的時候比較熱門，很多人問說你們是不是做KIT的認證，其實KIT不是一個認證，它是根據(jù)你所做的標準以后，形成了一個自我的打分，要求打分在110分以上，這個產(chǎn)品表明是符合KIT的要求，把它拆解成更細節(jié)的部分，KIT是說整個儲能系統(tǒng)經(jīng)過了IEC62619的測試，UN38.3的測試，以及EN50272—2的要求，你就可以去對你整個的儲能系統(tǒng)進行一個自我的打分。
接下來看一下對于儲能電池部分，在這些標準當中我們重點應(yīng)該關(guān)注哪些的測試。這是我們儲能電池基本的結(jié)構(gòu)圖，儲能電池系統(tǒng)通常是包括電芯，有很多電芯組成電池模組，然后再加上一些傳感器，加上電池的管理系統(tǒng)，以及整個電池的外殼，構(gòu)成一個電池系統(tǒng)。通常我們這個電池系統(tǒng)大家在做測試的時候，你說我這個電池100多個千瓦時，我是拿它來做一個測試樣品，測試單元嗎？這樣沒有必要。通常情況下我們所有的測試是可以在子系統(tǒng)上完成，也就是說你的BMS能夠管理到這個系統(tǒng)就OK，我們可以拿它來作為被測試的單元，來替代整個系統(tǒng)的安全性。
這個是我們在儲能電池上關(guān)注的基本的參數(shù)，首先關(guān)注電池的一致性，循環(huán)壽命，這些就是電芯的一致性，特別是動態(tài)一致性決定了整個電池的壽命，還有BMS的管理精度，SOC的管理是不是真實有效的，即使我符合的標準要求，在全生命使用過程當中的時候，我們SOC的管理如果進行定期修整，這些都是影響電池安全性的很重要的因素，還有一些就是對于溫度的監(jiān)控，電池系統(tǒng)當中的各個位置的溫度是不是夠均勻，這樣是影響電池的循環(huán)壽命，更重要的影響電池的整體安全性，還有BMS的過充、過放、過溫、過流、短路保護，常出現(xiàn)的保護或者異常的點。
接下來就是接地還有絕緣的性質(zhì)的要求。
電池管理系統(tǒng)通常是要保護電池處于相對柔和的狀態(tài)，也就是讓我們每個電芯處于一個合理的電壓、電流和溫度的范圍內(nèi)去進行一個正常的工作，維持它相對柔和。因為最終起火釋放能量的一定是電芯，但是我們要讓這個電芯處于一個不被觸發(fā)和不被引發(fā)的狀態(tài)，通常我們都要設(shè)計BMS要保護電池不被過充，不會出現(xiàn)高壓的失效，不會出現(xiàn)過放，過熱，以及短路的狀況。因此我們所有的測試無非就是評價電池管理系統(tǒng)的保護功能。
上面是電芯的基本測試，電芯的基本測試無非就是我們常見的過充、過方、短路，以及電芯處于重沖擊或者跌落的情況下，大家說我在關(guān)注這些測試的時候，我應(yīng)該怎么調(diào)整和整改？我們有SID，在單電芯的時候它處于短路保護，它可以很順利的動作。當我把這個保護的機制轉(zhuǎn)移到整個系統(tǒng)當中的時候，短路斷開的那一瞬間的拉弧應(yīng)該如何有效的控制，它有可能就是引發(fā)這個電池整個系統(tǒng)出現(xiàn)失控的一個很關(guān)鍵的因素，因為我們也嘗試過不同組織情況下去做電池模組和電池系統(tǒng)的短路測試。這些我們應(yīng)該如何的去設(shè)置有效的保護參數(shù)。
電芯一般情況下是不會處于過充的狀態(tài)，因為一般都是兩級以上的保護裝置，電池芯本身可以不具備防過充的能力。
接下來我們看更重要的一部分，也是更復(fù)雜的一部分測試，大部分都是壓在整個系統(tǒng)上，因為不管你電池芯做成了什么樣，你最終是要保證整個電池系統(tǒng)的安全，我們電池系統(tǒng)通常關(guān)注的這項測試就是熱失控蔓延或者熱失控擴展測試，這是是在電動汽車上非常多的要求的。現(xiàn)在這個測試方法是可以用電芯的強制內(nèi)部短路來替代，它實際上是在模擬的是你一顆電芯如果出現(xiàn)異常的情況，會不會把整個電池系統(tǒng)或者電池模組引燃。我們一般是采用慢速針刺的方式，或者用過充的方式，把其中一顆電芯引燃，看整個失控蔓延的速度。大家更希望我這個電池不出現(xiàn)這種蔓延的情況是最好的。假如說我的電池出現(xiàn)過充過流，短路這種情況都是可以通過外部BMS的保護去終止它的，但是如果電池從內(nèi)部出現(xiàn)短路，你是沒有辦法從外部去停掉它的。
還有一部分是對BMS的保護功能的考核，對過壓的考核，過流保護的考核和過熱的考核，這些大家說，舉個例子過熱保護的測試，我是不是可以把我的單元房到溫箱里面去，看一下這個電池動作不動作，就證明這個電池是安全的嗎？這樣做是不可以的，一定要把電池系統(tǒng)放入到溫箱當中去。舉個例子，我宣稱我的電池使用溫度是60度，我把我的電池樣品放在60度的溫箱當中，可是當我在大電流充放電的時候，這個電池還是有一個溫升的，這樣會導(dǎo)致整個電池系統(tǒng)的溫度會升高，這種情況下看我們BMS是不是會切斷電池的充電，包括電池處于一個安全的狀態(tài)。
另外我們這個儲能系統(tǒng)還要關(guān)注不均衡的充電，當然大家電池一致性的時候這是一個最好的狀態(tài)，最可怕的就是有的已經(jīng)充滿電了，有的電池還處于非常低荷的狀態(tài)下，我曾經(jīng)有做過電池的模組，經(jīng)過長期的壽命循環(huán)，最終這個電池再循環(huán)到300多次的時候出現(xiàn)起火的情況。當我們?nèi)プ坊卦紨?shù)據(jù)的時候會發(fā)現(xiàn)，有部分的電池芯處于長期被輕幅度過充的狀態(tài)，導(dǎo)致了整個電池組的時空。還有像我們過壓的保護，不僅僅是保護整個系統(tǒng)的總電壓不被過充，還要保證其中每一顆的電芯或者每一個模組都處于一個正常的狀態(tài)。一組是測試總電壓不被過充，另外一個是測試兩端的電壓不被過充。
特別是一些靠海邊應(yīng)用的，大家更多的去關(guān)注鹽霧的測試，包括集裝箱是不是符合防腐，特別是我們的一些接插件，如果接插件的配合都不好，很容易導(dǎo)致鹽霧出現(xiàn)失敗，因為鹽的結(jié)晶會引發(fā)傳感器的短路，這是我們常出現(xiàn)的失敗的情況。
非常感謝各位的聆聽，謝謝。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
