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比亚迪邹德天:电池储能系统安全初探

日期:2019-05-22    来源:中关村储能联盟

能源资讯中心

2019
05/22
11:09

关键词: ESIE2019 邹德天 储能 储能国际峰会暨展览会

  2019年5月18-20日,中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所举办“ESIE2019储能国际峰会暨展览会”(ESIE2019)”在北京国家会议中心隆重开幕。ESIE2019沿袭“会、展、赛”3+N融合互动的形式,以“技术应用双创新,规模储能新起点”为主题,通过组织主题演讲、高层对话、展览展示、专题研讨、项目考察、新品发布、技术交流、媒体推广等多种活动,多维度精准对接全球储能市场与应用,助力中国储能企业与国际接轨,为储能企业搭建与政策制定者、规划者、电网管理者、电力公司、能源服务商等交流互动平台。会上,比亚迪股份有限公司销售总监邹德天对储能产业的发展做出肯定,他指出:到目前,比亚迪全球总共做了700多个MWh,涉及23个国家和100多个城市,到目前为止没有一起严重的热失效事故。

邹德天

比亚迪股份有限公司销售总监邹德天

 
 
  致辞原文:

  大家好!我来自比亚迪。我们基础理念首先保证人的安全,其次是设备不失控,最后防止不发生次生灾害。

  设计理念首先是人,包含使用人、生产人员、消防人员,不止只有使用人员,把生产人员也要含在内。设备是集装箱/户外柜这些储能产品,近几年更多做集装箱、户外柜产品。最后不要波及和被波及,远离危险场所。建设储能电站的场所不能有火灾或危险发生的地方。另外尽量少波及到有危险源的东西,整体免受危险。海恩法则,在这样的规则下,所有风险都可以防范,无论对人还是汽车有一套完整的测试方法。

  给大家介绍一下,我们在这里做了哪些工作。电池系统是一个系统,有别于单体电池或单个PCS或整个消防系统对安全的见解,我们认为这些东西是相互相辅相成的,而不是简单一个点做好,最后整个是好的。好的电池用不好,无论寿命、安全都会出问题。整个PCS电池、单体、消防都没有问题,但现实运行中由于它们匹配问题,还会发生安全问题。安全问题不仅仅设置于火灾,现在目前所有标准体系做得相对健全的是UL体系,比亚迪标准体系符合UL体系,单体到电池电气到PCS到集装箱和集装箱结构。

  同时,我们认为在被动安全上,需要花更多精力来做。比如传感器、消防系统,包括空调系统的联动。

  这是安全设计三个大的点:第一,首先在电气上有效保护,这是我们做电气设计最基础的,从断路器、熔断器、维修开关。通信管理除了电池管理本身,系统间的测试交互保证系统安全有效。最后远程视频监控系统,能整体在控制范围内。

  安全设计,数据远程传输云监控、数据远程传输,所有热失效、安全失效不是突发事件,都是渐变的过程,从大数据上看,会有逐渐变化的量的积累过程。这样通过大数据提早发现这个变化的趋势不对,提早介入和处理。我们的观念不是等事后发生怎样处理,在整个从设计制造到整个运营的过程中,需要让它尽量不发生这样的事件。所以大数据中心显得尤为重要。

  第二,对温度进行有效控制,温度控制除了对安全问题,另外对储能寿命很重要。基本要求对电池温度不超过35摄氏度、环境温度不可以超过30摄氏度。这样好处什么?英国投运电站到现在5年,5年只衰减2%。除了对安全,对系统整个性能效果明显。这个系统用15年到20年没有任何问题。

  第三,安全体系认证。对所有产品都需要严格监测。

  这是整个灭火系统,我们用的是七氟丙烷,刚才惠专家也说了,七氟丙烷是有效的。这个有效是当年和中广核合作搭建试验项目时,从电池基础材料,针对七氟丙烷对磷酸铁锂电池是否有效?做了完整测试事实证明有效。我们一直采用这样的系统,不过没有用过,做试验触发过这样的事情,实际运行没有一例触发过火警的事情。

  为有效保护这个系统,我们的做法和行业不一样,在一个电池集装箱里,温度传感器超过一千个。温度最能体现系统运行中很重要的指标,热失效由于温度检测不够全面。整个电池一个柜体温度传感器超过120个。很多人跟我谈项目时说,比亚迪东西为什么比别人贵?因为我们整个系统设计上工作和花费的成本不一样。

  整个电池系统可以分为七维、四层的安全架构。在这样的安全架构体系上,基本可以把整个电池系统在运行过程中所能产生的潜在风险提前识别出来。从我们的电池单体到模组到电池包或到电池堆,整个涵盖电气部分整个储能系统。从横向七维可靠连接、高压防护、碰撞、过充、外部短路、内部短路、热失控。后面四个谈得更多,我们把可靠连接放到第一个,因为第一个产生问题的概率最大,所有电池单体要靠线连起来,包括内部的电池也靠各种焊接技术把电池连起来,连接过程失效概率很大。

  另外是碰撞,储能大部分是集装箱、户外柜系统,运输过程中发生各种碰撞情况。集装箱掉地上的不是没有见过,由于前期做的工作够,即使集装箱已经严重变形的情况下,整个系统箱体修复后仍然有效运行,后面有简单讲述。

  这是我们对电池安全系统性的一个,首先是牢固性,即使箱子掉下去,电池架子架构要能够足够保证。这要感谢核电项目,要符合整个核电K3标准,在这块设计上我们有一个基础。另外在过充,过充的整个系统硬件,不能只有软件的保护,一定是软件和硬件协同的保护。在最后一道防护上,一定是硬件的,因为软件总有失效的时候。到真正发现危险时,不能乱,像刚才苏总说的,整个储能应该以有效、有机的系统去体现的,而不是一个散乱的点。当发生危险的时候,这四个层级应该怎么样脱开?应该有一系列的操作方式。在我们的系统里,是有明确的分层处理的方法。

  接下来对于底层刮蹭,在运输过程中碰、磕在所难免,这样能有效识别和防护,最后是定向,这个惠专家也提到。我们对发生的点,重要防护的点,一定要定点定向处理问题,而不是胡子眉毛一把抓。很多地方喷消防气体时,不是简单的大水漫灌,需要重点防护的是定点处理的。

  在整个储能里面,现在可以做到10000次循环寿命之后,电池还有70%的容量,这是实际项目运行下来的运行数据。像刚才说的,在英国运营5年只剩下12%,这个效果可能在很多的电站里一年的衰减量已经超过这个。我们真正在国际的环保体系里,通过全球的认证,这个电池体系是真正安全环保的。下面这些基础的电池测定,我相信每家都会认真做,我们更会认真执行这样的体系。

  最后,无论用多少方式和方法防范这样的事情发生,当最后一刻所有的东西都失效的时候,或者由于外部引起产生火灾时,一定要有处理的办法。所以我们所有的系统里,都标配了防火系统。这个防火系统很不幸占系统10.47%,它并不是很便宜的东西,原因我选择的都是国际一线品牌,为了保证它的真实和有效,因为这是我的最后一道手段,如果这道手段再失效的话,整个东西已经被毁灭掉了。

  给大家看一下这样一个系统,在真实发生的一个热失效时的案例。这是在2016年12月,我们在现场的储能柜出现火警信号,警铃开启消防铃起级别消防火警。连接阻抗增大,电池温度上升,产生烟雾,触发报警。高温情况下产生一定烟雾,但这个烟雾等级没有到消防系统启动的等级。在整个运行过程中,在我的数据里已经发现,第一次运行系统超过50度,已经自动降功率运行。自动降功率运行温度恢复。我又开始逐渐恢复功率,温度再次上升,再次上升开始启动过温保护。当时检查的人员系统运营维护人员,并没有有效识别出这个点,接下来又再次恢复运营,电池又持续升温,升温到一定温度的时候,产生一些微小烟雾时,这时烟感已经发现,产生一级火警报警,这时系统自动停机。由于前期温感到烟感,这套系统真实有效,即使在人员参与时,第一次没有有效发现这个问题时,仍然避免整个火灾的发生。这样最后拆开之后可以看到,即使有这样的热失效过程,没有整个电池系统失效、变形、灼烧现象,温感足够多,能有效识别故障时,可以抑制严重失效的发生。

  这是灭火原理,选择这个是核电项目对七氟丙烷做了大量测试,测试持续半年,我们认为是真实有效的,所以一直用了一套这样的系统。

  到目前,比亚迪全球总共做了700多个MWh,涉及23个国家和100多个城市,到目前为止没有一起严重的热失效事故。看一下去年新做的项目现场,看着很漂亮,这是油菜花开的时候,我们做这个项目时满地泥水,人趴在地上接线,一身泥一身水。

  这是巴西项目,这是去年英国运行的储能项目,这是项目现场情况。几乎都是当地的,因为当地建房子非常困难。谢谢大家!

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