8月22-24日，由國家電投&融和元儲、新型儲能產業聯盟、風光儲百人會、中國風光儲網等單位聯合主辦的2022中國國際光儲充產業大會（簡稱：金磚光儲充論壇）在常州香格里拉大酒店圓滿閉幕。本屆大會設置“論壇峰會+展示臺展示”，既有企業細致入微的分析，也有行業專家為市場發展提出的設想與方案，助力落實國家提出的“碳達峰、碳中和”戰略目標要求，積極助力構建“雙循環”新發展格局。
 

 

國家能源分布式能源技術研發（實驗）中心特聘研究員 周錫衛出席論壇并發表主題演講——《儲能安全是光儲充關鍵技術》 。

 

周錫衛：先講一下開會的規則，希望大家把手機放到靜音的位置，演講的嘉賓要嚴格控制演講的時間，我們已經和導播這邊統一了一個規則，就是到時間就自動切到下一位講演嘉賓了。所以，希望每個嘉賓把自己最精彩的內容安排在你的講解時間段內，把它講解出來，否則你更多的精彩可能后面會切掉了，所以請各位嘉賓一定要控制好自己的演講時間。

 

會議正式開始，首先感謝各位嘉賓和同仁在百忙當中能夠來到美麗的常州參加這次盛會，我代表大會對大家的到來表示感謝！

 

先有一個小題目跟大家交流——《儲能安全是光儲充關鍵技術》。今天上午很多領導嘉賓從規范和國家標準的制定上，專門重點探討了有關安全的議題，實際上這次我講的儲能安全這個“儲能”是針對鋰電池的儲能，它的安全尤為突出。這個問題不論在國家的技術規范，還有標準上，包括電站和儲能系統的管理上，都是非常強調的一個問題。

 

中電聯負責國家標準的周處長上午特別強調了，在這定標準中，其他的問題都可以壓縮或者簡化，但是安全這一塊不能少，沒有安全就談不上經濟性。在保證安全的基礎上再談經濟性，安全就是儲能系統一個非常重要的基礎問題。

 

首先講電池儲能技術優勢和挑戰。

 

電池儲能在儲能系統里面，國家能源局的文件上有一個劃分，電能儲能有化學形式、物理形式，最后細分為機械的動能和勢能、電磁場能的電場能和磁場能，以及電池儲能和氫儲能，有以上幾個分類，這個大家都知道，不多講，時間比較有限。

 

我們講集中儲能形式，它的特點或者優勢和挑戰的地方，主要從這幾個視角來看。

 

第一，時長和規模。電池儲能，它是一個集成技術的體現，我這張表是和外面公布的有點不一樣，這是我在十幾年電池儲能集成上的工作和研究中的一些體會，我把電池儲能的規模也寫成了“大”，時長也是標注為比較長的。在這個上面，以往有一些誤區，電池儲能大家一般都認為它顆粒度比較小，每顆電芯的容量比較小，它集成起來以后，時長適合于4小時之內，實際上我認為這是一個誤區的地方。

 

為什么這么講？因為時長越長，它的充放電的倍率越低，鋰電池或者其他的電池倍率越低，它的安全性越好和壽命越長。它不是2小時或者4小時的問題，是在整個系統集成運行過程中，是不是更適合電池本身它在儲能運行上的一些特點，我認為在同等情況下，時長和規模上可以做大。因為在十兆瓦時和百兆瓦時，都是在Pack級和組串級進行管理，如果你把每個Pack和每個組串管好了，自然你具備將這個系統大了的基礎，它的安全性和壽命同樣是可以管好的。

 

我們講安全性就不得不講比較有名的北京大紅門“4.16”事故。這個大家很清楚，不多講，只是提醒大家這個安全必須重視，這是光儲充一體化的項目，它是交直流微網形式的應用項目，開始一年還是比較出名的，很多北京的儲能大會參觀現場，它作為示范來參觀的。第二年上第二期項目的時候，出現了燃爆。

 

它的一些連接方式和它的擺布方式實際上有很大的設計和集成上的缺陷，我畫了箭頭的地方，那些都是電纜線，就這么堆放在這個地方。這邊是消防裝置，它是非自動聯動的一個裝置，也就是說，它在監管和布局上有嚴重的缺陷。另外，它是通過225串18并的方式，連接的小電芯，10Ah、20Ah這樣的小電芯把它做起來。小電芯做起來的話，如果每顆電芯都管，它的BMS的成本就比較高，所以它并非每個都管，并起來有一個很大的問題，就是兩顆以上的電芯并起來，它的電壓位你測到的是同樣的電壓位，如果有一顆電芯已經危險了，實際上你的檢測電路就檢測不到這顆已經有危險的電芯。這樣的話，很多起火的儲能電池系統在鑒定報告中有這樣一句話就是“在毫無征兆的情況下，發生了燃爆”，實際上不是沒有征兆，而是你沒有把這個征兆采集到它。

 

我們做過一些實驗，電芯從正常的指標在運行中，如果你給它短路，它會產生燃爆的現象。這個電芯從正常運行指標到它起火這一段時間，基本上是在100多毫秒到300多毫秒，我們做過40Ah和60Ah組串的Pack級的測試，大概是這樣的（情況）。也就是說，現在BMS國家標準是2秒鐘一個采樣、檢測和控制決策的周期，這個時間太長了。但是同樣一顆電芯在溫度測試上，它在5秒鐘之前甚至15秒的時候，它已經和別的電芯有明顯異常的征兆，也就是說如果你是每一顆電芯電壓和溫度都是同時采樣，就可以提前到幾秒鐘的預警?，F在我們講的熱失控和防止熱失控，還有消防方面的一些方法都很重要，它是防止次生災害，防止事故擴大的必要措施。

 

現在研究比較少的是怎么樣預防它著火，能不能提前檢測到和預防它，這個非常重要?，F在有一些大數據處理算法的方式，也有一定的效果，可是它是概率事件的分析處理，在小概率起火的情況下，電化學反應的突變要素往往也是很難判別出來。所以，我們希望用硬件的辦法去檢測每顆電芯實時運行過程中的超正常運行參數的異常表征，然后以預防的形式，可以讓異常的電芯或者這個組串或者這個Pack電池包能夠跳開，現在也有一些提出“一簇一管理”、“一包一優化”等等，實際上是從這個理念上往下做的。

 

這個事故發生之后，清華大學的歐陽明高院士專門受國家能源局委托，對它做了分析和測試，會發現它的一些問題。電芯的內短路通過仿真以后，發現的現象是過放產生，這是結論報告中提到的。

 

現在的問題是，南區沒有著火會怎么樣？北區為何燃爆？兩個區域之間是燃燒的這一個沒燃爆，另外一個燃爆了，現在說的是通過這個電纜溝的通道可燃氣體跑過去，這個可能是要打個問號的地方。因為燃燒的地方，有明火的地方，這些可燃氣體不是在燒嗎？是不是把可燃氣體趕到對方去，對方出現了明火再爆，這個地方是值得探討的。

 

這是一個分析的過程，就是怎么樣產生熱失控和燃爆。內短路引起熱失控是起主要的（原因），鋰電池熱失控通常還有機械沖擊、負級析鋰、正極釋氧等因素，我們發現短路不論是由過充過放造成的，還是連接過程造成的，都與集成和運控運維密切相關，實際上是一個產生燃爆非常重要的誘因。

 

安全的要素方面是先天上鋰電池就有缺陷，一個是材料的缺陷，一個是工藝上的缺陷。

 

環境是后期設計和改善上可以調整，但是一旦把它固化在一個系統里，它的一顆電芯在相對位置上，它的溫度、環境就會有相對固化和影響。

 

在使用上就有操作和維護兩個層面，目前的系統很少有動態維護的功能。所以我們建議先天的是設法，盡量改變材料、改變工藝，但是電池一旦買回來了，你就要在位置和溫度以及運行管控上下點功夫，如果把它管好或者是在操作和維護上面，要更加深入地管控它。

 

誘因剛才已經講了，不多講，因為時間比較緊。

 

鋰電池的優勢也比較明顯，它的建設周期快、成本相對較低。比如說和目前水平的壓縮空氣來比較，它現階段成本優勢還是有的。另外，效率比較高，電池本身的效率能到90%以上，系統集成以后是82%、83%的樣子。

 

 

它的挑戰點是安全和壽命，壽命和使用過程中的使用方式、維護方式有很大的關系。我們講儲能的應用技術，今天上午很多人都在講，特別是黃老師那邊把“光儲充”四個階段如何逐步進行推廣，他有一個比較詳細的，在這里不多講。

 

作為儲能電站比較大規模的系統，有一個特點是需要大家關注的。并網的系統主要是電流源方式，用指令的方式去調節功率。它主要適合二次調頻和調峰，現在構網型的新型電力系統有一次調頻的能力要求，這時候需要有電壓源的工作方式，這個重點是不在電芯，在PCS，能不能多機以電壓源的方式進行自動響應和工作，這是非常重要的。微電網在并網的時候可以用電流源（指令方式），但是在離網的時候要有電壓源，要有支撐能力，希望大家關注這一點，我們的“光儲充”多數情況下是并離網的一個系統，沒電的情況下它也要獨立可以運行。

 

這是使用場景，這個是利用儲能來擴容，然后做充電樁的示范。

 

這是移動儲能，做應急去保電處理，或者沒有電樁的地方，可以移動到一個臨時停車場，比如說開一些集會，原來沒有這么多充電樁，可以用移動的方式進行保電充電。

 

我們拿這張圖出來，這是實際運行的。光伏實際上波動很大，我們可以看到一天的波動有幾十次或者上百次的都超過30%功率的波動，如果你在大負荷的運行，運行在這30%的幅度里面，這個充放電就會很頻繁地去做，雖然你看到一天一充一放，它的波動是在多次充放電，對壽命有一定的影響，特別是光儲一體化設備影響更為突出。

 

這個也是光伏和儲能充電之間的關系，時間關系我要快一點。

 

現在的光儲充，實際上一個是大電網的架構。下面這些虛擬電廠也好、微網也好、光儲充的小系統也好，是掛在不同的配網的基礎上，然后通過上面的Internet網的一個信息互聯，去統一管理。但是這里有一個要點，就是它的局域性，我們把它控制上的原則叫做“充分自治，受控共享”，也就是說在兩個子系統之間要按照一定規則去管控它，但是在一個子系統里面你要自治調控，自我平衡。否則一個大系統如果這樣去做，就像一個隊伍一樣，你從軍長管到兵可能很難管，可以管師長、管團長這樣下來。

 

這是微網的形式，就不多講。

 

它的解決方案實際上要考慮電網供電還是儲能支撐，是并網系統，還是離網系統，從四個層面去考慮。

 

實際上光儲充有一些要素，這個講起來時間就太多了，我們注重的是一個頂層設計，這是最關鍵的，還有一個是優化配置的問題，才能保證它的安全穩定地運行。

 

另外一個重點的地方就是要全壽命地管控，架構要柔性化。因為它臨時的隨機調整變動，特別是帶有汽車充放電特性，它的臨時性很大，不多講，我的時間基本上到了。

 

我們講一下它的充電方式可能有多種，但是這四種是比較常見的。一是戶用充電方式，充電里面現在V2G還有互動的方式在里面；另外一個是集中充電加上靈活配送，這個是講的換電；還有一個移動的，電不夠或者沒有充電樁電網接進來的時候，可以用移動的方式，包括擴容。

 

總結一下，絕對安全比較難做到，要靠先天的、本身的，也就是電池本身沒有任何燃燒的可能性的材料，這個是比較難的。目前現階段或者看得到的近幾年里面還比較難做到，固態電池會好一些，但是也不能完全杜絕它（燃燒事故）。相對安全是可以做到的，要做到預防和有效管控，這是有機會做到的，我們要在這上面多花一點功夫。沒有了安全性就沒有經濟性，只安全不經濟，也失去它的價值。謝謝大家！