中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)主辦的第九屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在浙江省杭州市洲際酒店召開(kāi)。在4月25日下午的“儲(chǔ)能電池與技術(shù)應(yīng)用（下）”專場(chǎng)，上海工程技術(shù)大學(xué)教授嚴(yán)曉在會(huì)上分享了主題報(bào)告《儲(chǔ)能電池的預(yù)防性診斷與安全管理系統(tǒng)》，以下為演講實(shí)錄：
嚴(yán)曉：今天我跟大家分享一下儲(chǔ)能電池的預(yù)防性診斷安全系統(tǒng)，英文叫“Prognostic Safety System”，從昨天開(kāi)始大家知道鋰電池儲(chǔ)能將會(huì)是解決能源消費(fèi)轉(zhuǎn)型到電氣化的一個(gè)很關(guān)鍵的技術(shù)，而這個(gè)儲(chǔ)能里面安全一直是一個(gè)最重要的問(wèn)題，安全、安全、安全，我們安全應(yīng)該怎么去處理呢？我今天跟大家分享從三個(gè)方面：如何保障、如何預(yù)防、如何管理。
第一，如何保障？我們知道鋰電池的事故已經(jīng)很多了，從韓國(guó)的鋰電池儲(chǔ)能，我們中國(guó)電動(dòng)汽車的，現(xiàn)在我們從電網(wǎng)角度具備了一個(gè)很完善的安全保障標(biāo)準(zhǔn)，可是儲(chǔ)能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)還是滯后的，而安全防護(hù)的手段目前來(lái)說(shuō)，我們從電動(dòng)汽車那邊移植過(guò)來(lái)的，基本從兩個(gè)方面，一個(gè)是EMS、一個(gè)是BMS，只能參照出廠標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)定閾值。
大家都看到韓國(guó)的還有電動(dòng)汽車的，最近在網(wǎng)上2秒鐘就爆了，這2秒鐘是什么原因呢？有一種說(shuō)法，是鋰枝晶，可是你在外面是看不到的，怎么處理這個(gè)事情？
再看看我們現(xiàn)在的挑撥跟機(jī)遇，有好幾個(gè)挑戰(zhàn)：1，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滯后，儲(chǔ)能領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)。2，安全是系統(tǒng)工程。即使每一個(gè)BMS都達(dá)標(biāo)了、鋰電池也達(dá)標(biāo)了，可是放在一起是不是達(dá)標(biāo)，所以集成效果要考慮。3，缺乏安全檢測(cè)，尤其是使用過(guò)程當(dāng)中的檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)殡姵貎?chǔ)能我們是從電動(dòng)汽車那邊移植過(guò)來(lái)的一些標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)汽車它的標(biāo)準(zhǔn)有很嚴(yán)格的出廠標(biāo)準(zhǔn)，可是我們現(xiàn)在缺乏的在使用過(guò)程當(dāng)中的標(biāo)準(zhǔn)，我們現(xiàn)在對(duì)儲(chǔ)能領(lǐng)域有一個(gè)機(jī)會(huì)，是一個(gè)機(jī)遇，制定全生命周期對(duì)儲(chǔ)能電池實(shí)時(shí)的檢測(cè)和運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)，在電動(dòng)汽車?yán)锩孢€沒(méi)有，給我們儲(chǔ)能領(lǐng)域這樣一個(gè)機(jī)會(huì)，我覺(jué)得我們應(yīng)該抓住這個(gè)機(jī)遇。
第二部分，儲(chǔ)能安全應(yīng)該如何預(yù)防。我們認(rèn)為預(yù)防是最重要的，怎么預(yù)防呢？我們現(xiàn)在知道，我們現(xiàn)在的儲(chǔ)能系統(tǒng)，EMS是負(fù)責(zé)管理整個(gè)電站能源的交互，BMS在管控電池的狀態(tài)，這個(gè)存在什么缺點(diǎn)呢？各項(xiàng)參數(shù)初始化設(shè)定的以后就固定了，問(wèn)題是，電池的狀態(tài)估算方法也不能遠(yuǎn)程更新，無(wú)法根據(jù)電池實(shí)時(shí)狀態(tài)更新它的閾值。這帶來(lái)什么問(wèn)題呢？除了消防，加上EMS跟BMS兩種就沒(méi)有其他的了，電池老化以后，你能不能知道電池老化，你應(yīng)該改變閾值，就好比我們年紀(jì)大了，我不能像年輕人那樣運(yùn)動(dòng)。能不能改變這個(gè)閾值，新舊電池在一起用，大家都知道會(huì)加速衰減，怎么來(lái)做這個(gè)事情？尤其是網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能，網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的安全隱患會(huì)整個(gè)降低電網(wǎng)的安全系數(shù)。
我在上海工程技術(shù)大學(xué)2014年開(kāi)始就在研究從單體、模組、整包(或稱堆)，從全生命周期去研究電池性能、模擬工況，形成一系列的檢測(cè)方法和診斷算法，我們2017年上海工博會(huì)推出了“電池醫(yī)生”，是針對(duì)電動(dòng)汽車的年檢設(shè)備，可以快速排除絕緣安全隱患、診斷電池包性能是否異常并在單體層面定位異常點(diǎn)，只可惜我們還沒(méi)有電動(dòng)車年檢的標(biāo)準(zhǔn)。我們后來(lái)發(fā)現(xiàn)，更有用的是把這個(gè)形成的檢測(cè)方法、診斷算法放到云端，通過(guò)大數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷分析，這些方法又可以在線下驗(yàn)證。我們可以服務(wù)于儲(chǔ)能電站對(duì)一些關(guān)鍵電池參進(jìn)行安全預(yù)警; 你還可以設(shè)定充放電控制參數(shù)的閾值，一開(kāi)始是新電池的閾值，電池老化后你可以動(dòng)態(tài)調(diào)整這個(gè)閾值，就好比你年紀(jì)大了可比年輕時(shí)少跑點(diǎn)步，基于這樣的預(yù)防性診斷你可以做智能維保。
具體來(lái)說(shuō)，我們的這個(gè)預(yù)防性診斷安全系統(tǒng)在華云科技在T02展臺(tái)上作為他們的供應(yīng)商展示，我們用“云腦+邊緣計(jì)算”實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，我們叫云原生邊緣計(jì)算，這里面很多計(jì)算放在邊緣上做，也就是說(shuō)我在邊緣是實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)扔到云端，在云端通過(guò)對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵的電子參數(shù)在單體層面看它的數(shù)據(jù)流、它的曲線，然后建模，預(yù)測(cè)它的曲線分布，確定它的閾值，根據(jù)變化曲線看閾值在哪里，一旦實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要是超出閾值馬上報(bào)警。這個(gè)閾值是放在這里，動(dòng)態(tài)的閾值，這個(gè)閾值是根據(jù)運(yùn)算以后動(dòng)態(tài)的更新，而這個(gè)閾值另外一方面是我們可以設(shè)定關(guān)鍵參數(shù)的閾值，還可以做另外一件事情，就是你用BMS控制你的充放電的時(shí)候有一個(gè)閾值。我們知道新電池閾值肯定是沒(méi)問(wèn)題的，老化了以后你還能用原來(lái)的閾值嗎？是不是可以更新一下。我們?cè)趺锤履?？我們把這個(gè)閾值放在智能終端iRouter那里，為BMS、EMS提供按需更新的可能性。在基于就地iRouter的“云腦+邊緣計(jì)算”構(gòu)架里，EMS控制的儲(chǔ)能電站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)iRouter傳到云端，閾值動(dòng)態(tài)調(diào)整，定額使用，我們現(xiàn)在是iRouter和EMS互動(dòng)，以后也許可以整合在一起，成為iEMS。
我們知道安全隱患，熱失控和內(nèi)短路實(shí)際都是現(xiàn)象。比如熱失控有不同的發(fā)展階段，很多情況在溫度看到時(shí)往往已經(jīng)稍微晚了一點(diǎn)。能不能有一些辦法能夠提前知道可能有安全隱患的先兆了? 該怎么做，我們用一個(gè)所謂的雷達(dá)系統(tǒng)，我們?cè)颇X去算，安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等，通過(guò)雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)對(duì)相關(guān)參數(shù)做一個(gè)判斷。比如說(shuō)一致性，我們新電池一般來(lái)說(shuō)大家都比較好，內(nèi)阻都在綠色的里面，老電池當(dāng)你發(fā)現(xiàn)內(nèi)阻超出異常的閾值馬上就告警，該換了。電池一直性不好會(huì)帶來(lái)什么呢？在調(diào)峰調(diào)頻的時(shí)候就不能按照原來(lái)預(yù)先設(shè)定的來(lái)做了。就是說(shuō)當(dāng)實(shí)際電池老化后，原來(lái)需要功率1個(gè)單位充或放，現(xiàn)在老化之后也許只能以0.8來(lái)充或放。假如不這樣動(dòng)態(tài)調(diào)整，硬充硬放不僅會(huì)造成容量快速下降還使其處于更大安全風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。我們基于數(shù)據(jù)就可以對(duì)儲(chǔ)能實(shí)際投放能力進(jìn)行更新，一個(gè)是從功率角度，一個(gè)是從能量角度。
安全設(shè)計(jì)，儲(chǔ)能系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)，除了一般的消防電氣、繼電保護(hù)、電池安全策略，我們多加了一個(gè)就是監(jiān)控，我們通過(guò)剛才講的Prognostic Safety System來(lái)做。
我們有了這個(gè)預(yù)防診斷系統(tǒng)下一步可以做什么？有了這個(gè)可以更好的管理，管理需要建立整個(gè)的生態(tài)系統(tǒng)，儲(chǔ)能的安全系統(tǒng)里面，生態(tài)系統(tǒng)包括什么，設(shè)備廠商、配件、專業(yè)的技術(shù)支持、用戶管理團(tuán)隊(duì)、用戶電站的運(yùn)維、服務(wù)商、運(yùn)行團(tuán)隊(duì)、專業(yè)的搶修保障團(tuán)隊(duì)、移動(dòng)的搶修車、應(yīng)急控制中心、遠(yuǎn)程的專家、儲(chǔ)能的大數(shù)據(jù)、診斷專業(yè)的移動(dòng)終端。
我們可以做這樣一些事情，比如說(shuō)一個(gè)多重的安全保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)的值守、集控中心、移動(dòng)班組，我可以很快的迅捷的應(yīng)急服務(wù)，7+24小時(shí)，智能運(yùn)維，集控中心、專家遠(yuǎn)程座席，經(jīng)濟(jì)用電，有了預(yù)防手段就可以增加智能化服務(wù)，進(jìn)一步我們可以做所謂的智能監(jiān)控跟運(yùn)營(yíng)，一站式智能化運(yùn)維，儲(chǔ)能電站的監(jiān)控，儲(chǔ)能策略的管理，負(fù)荷響應(yīng)、負(fù)荷預(yù)測(cè)，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析跟預(yù)測(cè)調(diào)整。比如說(shuō)電網(wǎng)有10個(gè)儲(chǔ)能電站，我知道10個(gè)里面有1個(gè)稍微有點(diǎn)問(wèn)題了，能量減了一半了，能不能動(dòng)態(tài)把它分配到另外9個(gè)，可以動(dòng)態(tài)的做調(diào)整。這里面基于數(shù)據(jù)的調(diào)整非常重要，就是我們一個(gè)安全管理、調(diào)度，接入管理、運(yùn)維。
另外一個(gè)，運(yùn)檢。當(dāng)你出現(xiàn)了問(wèn)題，怎么做？我們整個(gè)安全電站系統(tǒng)有這么幾個(gè)要素，一個(gè)是運(yùn)檢管理，就是我定期運(yùn)檢，以前是定期要去做，現(xiàn)在是基于數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析發(fā)生有些異常了，這個(gè)時(shí)候不一定馬上需要做，等到好幾個(gè)異常，這個(gè)時(shí)候你就要去了，去的話順便把其他得異常也去看一下，巡檢，就是可以基于數(shù)據(jù)做巡檢，基于數(shù)據(jù)做運(yùn)維，比如說(shuō)你發(fā)現(xiàn)某一個(gè)模組里面可能有點(diǎn)問(wèn)題了，你把它拿出來(lái)，是不是那時(shí)候帶了一個(gè)便攜式設(shè)備做一些檢測(cè)、檢修，也許這個(gè)時(shí)候你需要做均衡。我們?cè)赥02展臺(tái)有一些運(yùn)檢的設(shè)備介紹。報(bào)表管理、臺(tái)賬管理、實(shí)時(shí)看板，所以大數(shù)據(jù)在一個(gè)后臺(tái)，把所有的儲(chǔ)能電站都看到，可以確定應(yīng)該怎么做這個(gè)事情。
我們可以做到全方位綜合的運(yùn)檢。什么意思？運(yùn)維我們線上，線上有一個(gè)云腦系統(tǒng)實(shí)時(shí)診斷分析，線下人員巡檢、排查，線上專業(yè)的測(cè)試，加上云腦的系統(tǒng)分析，線下我們可以有專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備，電池醫(yī)生。具體檢測(cè)，線上云腦系統(tǒng)的故障定位，線下有操作票，告訴操作工人拿到這個(gè)操作票具體去哪里帶著移動(dòng)終端去做檢測(cè)，線上的修復(fù)也是我們修復(fù)建議，告訴你應(yīng)該做什么，線下就拿來(lái)操作票，拿一個(gè)均衡儀去修復(fù)一下。
我的分享就是這些。謝謝！
