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鉴衡徐圣钊:电化学储能系统集成质量风险管理

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2020-10-19 浏览:
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中国储能网讯:9月24—26日,由中国化学与物理电源行业协会联合200余家机构共同支持的第十届中国国际储能大会在深圳鹏瑞莱佛士酒店召开。此次大会主题是“共建储能生态链,开启应用新时代”。 来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1621人参加了本届大会。本次大会由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国科学院电工研究所储能技术组和中国储能网联合承办。  

在25日上午的“储能系统集成设备及梯次利用专场(下) ”专场,鉴衡认证中心的徐圣钊分享了主题报告《电化学储能系统集成质量风险管理》。会务组对发言人的演讲速记做了梳理,方便大家会后交流、学习,以下是速记全文:

徐圣钊:大家好,首先感谢主办方给我们这样一个机会。我今天的报告主题是《电化学储能系统集成质量风险管理》,这是我的报告提纲。

首先我们先来谈谈储能系统质量风险分析。我们来分析下什么是能源安全目标,以前的能源安全目标,大家讲的是用可以支付的成本购买到充足的能源,随着社会的进步和电力系统的建设,现在讲到能源安全肯定就不是这样的概念,现在不仅仅是解决大家有电没电的问题,而是要安全、高效,并且解决电力供需平衡,最后一点也是当前能源供给面临的挑战。

参会的专家们都有非常丰富的储能技术应用方面的经验,说明储能确实被大家认为有很好的技术特点,也有可以被应用的场景。我这里简单列了几个方面,比如在发电侧,应用储能技术可以平滑发电机组出力波动,提高其调度计划可靠性,在输电侧应用储能技术可以起到调配、调压和支撑电网电压的作用,在配电侧应用储能技术可以改善电能质量和降低增容成本,在用户侧应用储能技术最直观的是可以利用削峰填谷降低用电成本。讲到储能,电力供给上因为昼夜差异、季节差异,供需会有很大的波动,这对电网造成很大的冲击。把储能技术定义为一个产品,首先它自己应该是安全高效可靠的,否则它本身就是一个能源安全不稳定的因素。

这两天的报告当中,我想大家对于这样的照片和事故的统计比我看得更多,了解得更全面。我这张PPT讲的概念就是储能系统如果没有关注到安全,那安全事故最后的结果是非常触目惊心的。

我们这个团队通过分析目前市场上已经公开的安全事故分析报告,以及我们这些年做的实实在在的检测,结合对所参与的项目过程中的评价,我们总结出电站事故的主要原因,当然这些如果你感兴趣我们可以进一步交流,我们认为安全隐患主要分了这三个方向:设备质量问题、系统设计问题、运维维护的问题。

除了前面讲的安全,随着大家对储能产品的认知和技术的更迭,我们发现还有其它的问题,比如现在业主和设备供应商沟通的痛点之一,就是对于容量、循环寿命及效率缺乏客观公正科学的数据。然后就是电池能量,容量≠储能系统的有效容量; “充放电功率” 比 “充放电电流 “更适合电力系统的各个环节。电池循环寿命实际运行达不到设计充放电次数。设计寿命和效率未达到预期目标。下面这两个图表,这是依据GB/T36276标准对储能电池做的循环测试,左下角这个能量型电池循环过程中能量效率是96%,右边功率型电池效率是在89%左右,这两个效率都跟很多专家讲到的以前的认知当中的锂电池的效率有很大的区别。尤其后面如果考虑到电站运维的投入产出比,我们算能源效率的时候,可能要对一些参数依据实测值进行一些修订。

谈完前面的质量风险分析,后面我们来看看质量风险管理应该怎么去做,我们只是提出我们一些建议,抛砖引玉,也希望会后得到更多专家的指点。储能产品,我们认为主要可分为两个大类:一个是标准定制产品;还有一个是特定工况的产品,所对应的技术管理、质量管理的思路,在这里跟大家一起分享一下。

首先在一个标准化的产品中,我们在设备选型环节中,建议大家选择有标准可依据的,并且满足认证要求的一些产品,鉴衡针对一些尚缺乏国标的产品,我们也推出了自己的技术规范。这些年在电池、电池管理系统、PCS、电线电缆、连接器等关键零部件,鉴衡也做了很多产品检测和认证业务,也就是市场上已经有这样可以满足相应国标,符合相应认证规则的产品存在,推荐大家更多去选择这样的产品,可能对于我们整个系统的质量风险管控会起到很好的效果。第二个就是我们应该关注设计评估的过程,建议关注设计准则、控制程序、电气及机械结构设计等,还应该包括制造过程、吊装、运输、运行维护等过程设计,设计评估可以解决很多产品检验不能了解到的产品技术特点和水平。

然后是产品型式试验,把储能系统作为一个实实在在的产品,一定要进行成品检测的,我们关注安全性能以及功能的检查,然后就是大家所关注的,作为一个储能产品,应该关注它的基本电性能、转换功率这些指标,电磁抗扰的能力和发射水平。

前面选型设计评估和型式试验做完之后,我们也应该关注集成过程和产品一致性的审核,这里面主要通过一些程序审核,关注它是否用指定原材料、工艺、人员、检验检测手段以及运输安装运维规范是否合规,这样的产品我们看看它到底有没有完全依据前面的设备选型要求,设计评估的要求,这样的产品我们认为才能够持续地满足经过型式试验验证过的性能指标要求。

把储能系统作为一个产品来定义,前面讲的都是思路,思路的落地需要一个准入的门槛,需要一个可以去执行的标准。鉴于目前国内的储能系统产品标准的缺失,我们鉴衡认证中心牵头,9月18日邀请了40多位专家,在我们公司召开了一个储能系统标准的技术讨论会,目前还是讨论阶段,标准的名称是《箱式锂离子电池储能系统通用技术要求》。接来了我将针对讨论结果跟大家做一个汇报。

我这个PPT应该是没有更新过来,那么我就依据我的记忆跟大家讲了,首先这个标准是一个开放包容有内涵的标准,开放和包容体现在这个标准定义为箱式储能,它的箱体可以是集装箱式的,可以是户用柜式的,从空间布局讲有一体式和分体式的,内涵是作为一个储能产品,应该首先解决能源供给和储存的能力问题,在这里面我们还要关注匹配在这些功能基础之上的功能框架设计,比如说辅助功能,通讯、照明、消防、热管理等等安全的辅助模块,然后在箱体里面,应该考虑到人员进入箱体的防护,我们对门的数量,根据箱体的尺寸设计门的数量,对门禁应该提出要求,包括过道的宽度,以及与人运维相关的照明系统的联动逻辑要求。在电击和危险防护方面,我们定义了高压和低压模块,首先低压的能量电流电压应该是不能对人造成伤害的,高压与低压相连接的地方以及高压系统自身,我们考察到了哪些地方应该以隔离的方式存在,哪些需要做加强绝缘,以及出现单一故障时,是否还能对人进行最基本的保护。在热管理方面,首先我们考虑到在最苛刻的环境运行工况上,可触摸到的零部件,温度不能超于人体保护温度上限,比如设备供应商应该定义关键零部件,比如说像电池、BMS,应该有合理的环境应用温度,热管理系统应该有能力持续地保障内部运行环境温度。如果再出现一些异常的时候,应该有一些相对管理策略,是本地还是给上层发指令,系统自己应该有能力做一些预案识别和管理,这些方面的逻辑都在规范里有写下来。

在消防安全方面,当时跟好多专家讨论,达成一点共识,消防应该以防为主,以消为辅,关键零部件元器件的选择上应该选择有一定阻燃等级的材料,然后应该选择符合相应产品标准的监管监测系统,管理逻辑应该有能力去探测到我们认为应该被探测的一些环境指标,探测深度和准确度都应该与消防逻辑相匹配,可以联动管理和启动消防灭火设备,灭火的方式、灭火剂的种类以及策略,也都在规范里进行了相应的要求和较为详尽的描述。在灭火系统启动后,可能会产生储能系统正常运行时候不能产生的有毒有害气体和液体,以及有危险的压力,对于这一块,我们在整个标准当中,也对这个卸压或者一些危险有毒有害气体液体的防护,也阐述了一些要求。

前面讲的都是标准化的产品,到了非标准化、定制化的产品,我们应该怎么做呢?业主买了产品,到底觉得放不放心呢?我建议应该是通过监造的形式去进行管理。这里强调一个产品生命周期逻辑上的概念,就是产品检测、产品认证、产品监造的关系,产品检测解决的过去状态的可靠性,认证是解决有制造商有持续的生产能力和未来是否有能力在生产和更换零部件,我想每个业主可能都希望自己的零部件最起码在八年或十年内所有的备品备件也要符合最初采购时的要求,这些要求我们就要通过认证的模式去识别制造商的能力,让制造商应该持续保持这样的能力。讲一下我对储能市场的认知,我觉得还是先有质量后有利润,昨天有很多专家强调这个问题,我本身也认为应该是这样,中国储能市场足够大,不会让一两家企业机构就把市场吃下,应该可以让许多企业一起参与进来,但是大家要进来,要把这个行业一起做下去,还是要先强调质量。而监造解决的是当下,就是买到这个产品,它实实在在过程中,尤其是现在大家都在强调在低价中标时如果识别产品优劣,中标方在利润和质量上怎么平衡,关键元器件选型,所有过程中的质量风险管控,是否可以持续地生产稳定可靠的产品,以及拿到的产品是不是实实在在的与当时拿到检测报告一致的产品,这是通过监造来解决的。

对产品实施监造之后,就到了工厂验收和电站现场验收阶段,也就是FAT和SAT阶段。通过这两个阶段的有效结合,我们可以解决产品的基本性能和特定应用性能的测试问题,选择合理的验收测试方案可以降低企业、供应商的成本,有些性能测试如额定能量等可以在出厂检验的时候进行完成,有些性能可能必须要到电站安装调试完成才可以进行,如低电压穿越等。

后面是我们鉴衡的一点点介绍。鉴衡是一家专注于新能源行业检测和认证的第三方机构,我们是国内最早提供储能设备监造、产品检测与认证、到货验收、出质保验收、电站委托检测等的第三方技术服务的机构。这是我们参与的一些项目。我们公司分了几个业务板块:储能、风能、太阳能、轨道交通等,这是我们一些合作伙伴。

鉴衡这些年一直用自己的良心、专业的职业素养,用自己公正公平的职业道德,做着为社会认可的事情。这里也做一个小小广告,我们目前鉴衡业务板块也面向社会发出了英雄招募函,希望怀揣着对储能技术热情的有志之士加入到我们的团队中,帮助我们提升对储能产品的认知。

在此也欢迎各位专家莅临指导,对我们的工作进行指导建议,地点坐标北京北二环和平里北街6号。最后恭祝大家双节快乐,谢谢!

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