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編者按：世界各地儲能電池系統(tǒng)爆炸，儲能安全如何預(yù)防、儲能安全如何管理已經(jīng)成了大問題。

截至2019年2月，僅韓國儲能電站的火災(zāi)事故已經(jīng)高到21起！韓國工商和能源部緊急關(guān)閉了300多個公共事業(yè)側(cè)的儲能電池系統(tǒng)。電動汽車動力鋰電池導(dǎo)致的自燃，尤其是最近在地下車庫發(fā)生的特斯拉Model S自燃在二秒內(nèi)爆炸導(dǎo)致邊上好幾輛車被燒掉的視頻給大家敲響了安全警鐘：鋰電池儲能電站迫切需要建立健全的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和論證體系為其可持續(xù)發(fā)展保駕護航。






4月21日，特斯拉在地下車庫自燃的視頻監(jiān)控截圖。
然而，借助電動汽車的規(guī)模效應(yīng)快速發(fā)展起來的鋰電池儲能系統(tǒng)延續(xù)了動力鋰電池在檢驗檢測標(biāo)準(zhǔn)上的特點：具有嚴(yán)格的對單體鋰電池、電池管理系統(tǒng)（Battery Management System, BMS）和儲能逆變器（Power Control System，PCS）和全新鋰電池系統(tǒng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，但缺乏對已投放運營的鋰電池儲能系統(tǒng)的有效檢測評價體系。目前的情景使業(yè)界同仁認(rèn)識到，安全是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸?，F(xiàn)代電網(wǎng)具備了以對主要裝備進行定期運營檢測的安全保障體系，鋰電池儲能電站作為電網(wǎng)外來的新興事物，需要制定其全生命周期，從起始、運營到退出的完整檢驗檢測標(biāo)準(zhǔn)體系，以保障現(xiàn)代電網(wǎng)的安全運營。

儲能安全如何預(yù)防？

目前鋰電池儲能電站的能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，EMS）負(fù)責(zé)管理電站的能量交互，BMS管控所有鋰電池單元的充放電和內(nèi)部的均衡，普遍存在以下特點：1.BMS對鋰電池的充放電控制閾值初始時設(shè)定沒法更迭；2.鋰電池老化后對電池狀態(tài)估算出現(xiàn)偏差，原始的BMS控制閾值對老化最厲害的電池單元在每次充放電時可能略微過充過放，電池不一致性導(dǎo)致最弱的電池在損失活性鋰離子或形成微鋰枝晶方面每次都最嚴(yán)重，加速了其老化過程；3.缺乏一個對電池老化出現(xiàn)異常的診斷，進而通過對BMS控制閾值的動態(tài)改變有效控制最弱電池單元加速老化的負(fù)反饋機制。





我所在的上海工程技術(shù)大學(xué)動力電池實驗室對磷酸鐵鋰和三元鋰電池從電池單元（電芯）、電池模組到電池堆進行了一系列的性能和耐久測試，尤其是全生命周期和對退役鋰電池的實驗，通過對鋰電池充放電曲線從出現(xiàn)異常到接近生命終點時體現(xiàn)出來癥狀變化研究，建立了若干對包括內(nèi)阻在內(nèi)的電池特征值的檢測方法和診斷算法，研制出了適合運營期間進行快速檢測、分析和評估的“電池醫(yī)生”，可以快速排查高壓安全隱患，定位問題電池單元并形成分析和建議報告。

結(jié)合對上海新能源汽車監(jiān)控中心運營大數(shù)據(jù)的一鍵式分析，上海玫克生儲能（MAKESENS，簡稱：MS儲能）開發(fā)了基于云原生邊緣技術(shù)的云-邊結(jié)合的預(yù)防性診斷安全系統(tǒng)（Prognostic Safety System，PSS），由一個智能通訊管理機iRouter從儲能電站的能源管理系統(tǒng)（Energy Management System，EMS）實時獲取在電芯層面的電池充放電數(shù)據(jù)，解析、運算、診斷并上傳到診斷云；診斷云根據(jù)關(guān)鍵電池參數(shù)的數(shù)據(jù)流建立一個對其發(fā)展趨勢和恒虛警閾值的預(yù)測模型，形成一個多參數(shù)的虛擬雷達系統(tǒng)；當(dāng)實際監(jiān)測數(shù)據(jù)超過閾值時發(fā)出預(yù)警，提出使關(guān)鍵參數(shù)重新回到閾值內(nèi)的可執(zhí)行的措施，包括對電池進行替換、均衡，或通過更新iRouter配置文件中的控制參數(shù)為EMS提供對BMS進行動態(tài)控制策略更新的依據(jù)。

儲能安全如何管理

我們認(rèn)為，儲能的安全不應(yīng)只是電站投運前對各種儲能設(shè)備的檢驗檢測，特別是儲能電池的安全。由于儲能電池是一個漸變的電化學(xué)體系，隨著儲能電池的老化，電池的各項參數(shù)也會隨之變化，通過預(yù)防性診斷安全系統(tǒng)PSS，對儲能電池潛在風(fēng)險的預(yù)測，可以對設(shè)備廠商、電站運營者、集控中心和服務(wù)供應(yīng)商在備品備件優(yōu)化、電站運營管理、遠程專家專業(yè)技術(shù)支持、巡檢團隊等方面提供電池最新數(shù)據(jù)分析和診斷支持，達到多重安全保護，迅捷應(yīng)急服務(wù)，智能運行維護的效果。
目前正在電網(wǎng)側(cè)儲能系統(tǒng)籌建線上、線下結(jié)合的智能化綜合運檢。通過線上云腦系統(tǒng)實時診斷，分析電池健康狀態(tài)；與線下巡檢人員預(yù)定的巡檢計劃，線路內(nèi)容，進行巡檢點檢查相結(jié)合，靈活出動，及時報修缺陷，以達成實現(xiàn)7＊24小時主動實時監(jiān)控，消除紙質(zhì)化記錄和信息采集盲區(qū)，變機械式運維為主動彈性運維。在故障排查與檢測階段，云腦系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供潛在風(fēng)險問題點定位、工作票與操作票，然后通過線下的電池醫(yī)生、便攜式充電式聽診器完成故障排查、檢修。針對需要修復(fù)問題電池，云腦系統(tǒng)可提供該電池的歷史數(shù)據(jù)，為該電池的修復(fù)方式提供支撐。






（作者嚴(yán)曉系上海工程技術(shù)大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院特聘教授、CUSPEA學(xué)者，本文根據(jù)嚴(yán)曉4月25日在第九屆中國國際儲能大會上的演講稿整理而成。）

原標(biāo)題：智庫動態(tài)｜嚴(yán)曉：儲能電池系統(tǒng)安全如何保障