中國儲能網(wǎng)訊：4月27-28日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦的中國光儲端信協(xié)同發(fā)展大會在重慶國際博覽中心召開。
此次大會以“協(xié)同創(chuàng)新 融合發(fā)展”為主題，設(shè)置開幕式暨碳達峰高峰論壇、工商業(yè)儲能與車網(wǎng)互聯(lián)專場、光儲氫協(xié)同發(fā)展專場、儲能系統(tǒng)集成與智能安全預(yù)警系統(tǒng)專場、人工智能與碳足跡專場五個專場論壇。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的300余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)參加了本次大會對話與交流。
中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會、中國儲能網(wǎng)與中國儲能網(wǎng)聯(lián)合承辦，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會專家委員會提供學(xué)術(shù)支持。
4月28日下午，SGS 通標標準技術(shù)服務(wù)有限公司首席研發(fā)工程師王日明受邀在儲能系統(tǒng)集成與智能安全預(yù)警系統(tǒng)專場分享主題報告，報告題目《長時儲能系統(tǒng)的安全評估》。以下為報告主要內(nèi)容：
王日明：謝謝主持人，謝謝各位嘉賓，我是來自SGS的王日明，今天主要跟大家分享一些關(guān)于長時儲能系統(tǒng)的安全性的內(nèi)容。
首先跟大家聊一下我們?yōu)槭裁从懻搩δ堋Ｎ覀円獙崿F(xiàn)碳中和、碳達峰這樣的一個政策目標，當然我們制定這樣一個政策的背景也是為了人類命運共同體的可持續(xù)發(fā)展。碳中和目標的達成，很重要的一個環(huán)節(jié)是能源碳中和，能源方面碳排放占人類碳排放的6-7成，如果能源板塊不能達到碳中和的話，那全社會的碳中和就無從談起。實現(xiàn)能源的碳中和一個可行的路徑當然要用更多可再生能源，這里簡單展示了兩個數(shù)據(jù)，一個是我們國家新能源發(fā)電量占總體發(fā)電量的比例，以及再細分的各種新能源的技術(shù)的相應(yīng)的占比。如圖所示，我們火力發(fā)電占比在逐步下降，新能源發(fā)電的占比在逐步攀升，我們國家的目標是在十四五規(guī)劃期間，可再生能源發(fā)電增量占總發(fā)電增量的50%以上。為了實現(xiàn)這個目標就要大規(guī)模開發(fā)可再生能源。實際上我們可以大規(guī)模利用的人造能源也只有光伏和風電，而且產(chǎn)能很充足，其他的，比如說水電我們當然也想大規(guī)模開發(fā)，但是水電開發(fā)是有限制的，必須要地理上有落差的，水量充沛的，易于開發(fā)的其實已經(jīng)找得差不多了。篩掉開發(fā)難度較高的，剩下只有風電和光伏還有巨大的開發(fā)潛力，所最近幾年的風電、光伏裝機增長陡然上升。風電和光伏的波動性就不用多說了，比如中午太陽能發(fā)電很強，晚上就沒有，風電也是有季節(jié)性波動和早晚波動，這就帶來了一個儲能需求，我們要應(yīng)對周期性的波動。應(yīng)對光伏發(fā)電帶來的波動幾個小時就夠了，但是風能的波動是季度性的，這時候用幾個小時的儲能應(yīng)對風電的波動是不行的。我們就需要長時和短時儲能相結(jié)合。有文獻研究了電網(wǎng)里面風電和光伏占比達到相應(yīng)的比例，為了電網(wǎng)穩(wěn)定應(yīng)該配備的儲能的時長，這個也是儲能從時長維度的一個科學(xué)的量化，方便我們配儲的時候參考。
其次，聊一下長時儲能的發(fā)展背景。根據(jù)CNESA的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，儲能系統(tǒng)裝機量目前是鋰電儲能系統(tǒng)占主導(dǎo)，占比接近90%，但是鋰電儲能的問題在于成本，如果為了達到4或者6小時的儲能時長目標，要堆更多的電芯，但是堆電芯的同時其實也在堆功率，也就是說鋰電的特性決定了這樣一個內(nèi)部存儲的系統(tǒng)沒有辦法實現(xiàn)功率和能量的解耦。反過來說，也就是要保證經(jīng)濟性，長時儲能需要做的一個事情就是容量跟功率解耦。就像柴油發(fā)電機，你想發(fā)電時間多一些，不需要多備發(fā)電機本身，只需要多備一些柴油就好了，這樣全生命周期就可以壓低整個成本。液流電池其實可以做到，想要更多時長就堆更多電解液，氫燃料電池也可以，想要更長的時長，就多備一些氫氣，鋰電池很難做到這一點，所以我們說長時儲能要要更多關(guān)注液流電池和氫燃料電池。小結(jié)一下，我們說到長時儲能是技術(shù)性需求，因為可再生能源有波動性，另外為了更長的儲能時長，要做到功率和容量解耦，這個是經(jīng)濟性考量。除此之外，其實還有一個更加迫切的需求就是安全性的考量。
在討論安全性之前，先看一下這兩種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。目前經(jīng)?？梢越佑|到的可以上量的長時儲能：液流儲能VS氫燃料電池，它們結(jié)構(gòu)上有相似性，都有有正負極板、集流體這些結(jié)構(gòu)件，某些情況下質(zhì)子交換膜都是可以通用的，可以看一下這個結(jié)構(gòu)圖里的簡單對比。另外在最近討論火熱的歐盟電池法規(guī)里面這兩種儲能技術(shù)都被定義為具有外部存儲的電池。
討論長時儲能安全評估，我們首先要考慮的是海外市場的準入要求。產(chǎn)品要出海，海外準入性標準首要關(guān)注的就是安全，性能更多是買家的要求。回到我們剛才說的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，根據(jù)這個結(jié)構(gòu)示意圖，我們應(yīng)該做哪些方面的安全評估？首先它有能量轉(zhuǎn)換，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，就要做電氣安規(guī)方面的評估，尤其涉及到并網(wǎng)，通常是比較高比較危險的電壓。其次帶電會有相應(yīng)的電磁特征，需要做電磁兼容方面的評估。第三它是電化學(xué)儲能系統(tǒng)，涉及到電化學(xué)的安全，其實一直到前幾年，關(guān)于電化學(xué)安全還沒有嚴格的要求，直到這幾年大家才慢慢關(guān)注到電化學(xué)安全，起草相應(yīng)的標準去評估它。液流電池還涉及到循環(huán)泵，循環(huán)泵在歐美標準體系中有一個機械安全的概念，對氫燃料電池來說，需要空壓機，這些都是在機械安全范疇里面。液流電池有時候用的強酸、強堿性的電解液，所以它的容器、閥門等就要做耐腐蝕等可靠性評估。
剛才忘了提到的叫功能安全，我們BMS有很多保護功能，這就涉及到功能安全。想強調(diào)的另外一點，在功能安全方面有一個概念叫冗余保護。比如說一個電池，不管是鋰電池還是液流電池，過熱、過壓、過流或者受到機械力的沖擊振動等外部作用的時候，它會有相應(yīng)的保護功能啟動，這只是一重保護，冗余保護是假設(shè)以上這些保護出了故障，但是還是有第二重保護功能可以阻止意外發(fā)生。
對于燃料電池，很多標準跟液流電池是相同的。另外有一點，液流電池剛好跟鋰電儲能系統(tǒng)共用很多標準，比如說1973等，因為剛好共用了這個標準，我們就可以稍微對比一下它是不是真的更安全，比如美標1973中，液流電池可以豁免過放保護，不均衡充方、跌落沖擊三項測試，豁免的測試項也意味著液流電池在這幾個測試項多代表的意外狀況下是本征安全的。再比如美標9540A測試中，市面上絕大多數(shù)水系液流電池可以通過cell層級的性能標準評估，從這個角度，液流電池一直宣稱安全是有一定標準依據(jù)的。
我剛才列的一些標準是授人以魚，是具體可以操作的，但是假如說現(xiàn)在有新的技術(shù)不知道怎么評估，沒有相應(yīng)的標準，該如何選取相應(yīng)的法規(guī)和標準去評估你的產(chǎn)品可不可以進入到歐美市場，這里我做一個小小的技巧分享。我們從歐盟的法規(guī)入手，你的產(chǎn)品如果出口到歐盟，首先有一個事情是產(chǎn)品要打CE標識，前提是產(chǎn)品要滿足歐盟所有法律的要求，歐盟關(guān)于產(chǎn)品所有法律我就列在這里，你可以一條一條去對，我劃了幾個橫線和虛線，橫線是必須要滿足的，虛線的比如說無線指令等需要你的無線通訊功能滿足要求，如果沒有無線通訊的話是可以不管的，防暴指令也是同樣的意思，有時候你可能因為用了一些產(chǎn)生爆炸性氛圍的燃料或者氣體就有這一條要求，如果沒有用就沒有。如果確認產(chǎn)品需要符合相關(guān)歐盟法律，可以進去相關(guān)歐盟法規(guī)網(wǎng)頁，里邊通常會有表格，你可以在里面找到相應(yīng)的要求，通過標準的評估、認證和測試可以宣稱符合某一項法規(guī)或指令。
產(chǎn)品如果要做認證，通常有一個非常頭疼的環(huán)節(jié)就是零部件的認證，不管是歐標、美標都是體系性認證，他會要求你所有關(guān)鍵零部件都符合相應(yīng)的標準要求，這是UL1973里面的，要求所有關(guān)鍵零部件都具備相應(yīng)的認證。對于鋰電池這樣一個非常成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，比較容易操作，通常來說廠家或者供應(yīng)商已經(jīng)有了相應(yīng)的認證。問題難在液流電池、燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈并沒有這么成熟，還有很多高端的零部件供應(yīng)商來自海外，國內(nèi)可能還沒有現(xiàn)成的經(jīng)過認證的零部件，這時候就需要我們動用供應(yīng)鏈管理督促供應(yīng)商做認證，或者更換供應(yīng)商。所以我們要布局到這樣一些新興領(lǐng)域的話，在認證方面不要想得太簡單，零部件是很關(guān)鍵的，而且耗時很長。
結(jié)語：發(fā)展長時儲能是技術(shù)性的剛需，以及經(jīng)濟性、安全性的要求，初期投資可能會多一些，但是全生命周期有很大概率可以拉低成本。我們要做安全評估，要從電氣安規(guī)、電化學(xué)、化學(xué)、電磁兼容、機械安全等方面開展，液流電池確實比鋰電池安全性更高一些，歐標體系圍繞歐盟法規(guī)進行，操作層面上有一套相應(yīng)的IEC標準，想提醒大家對一些新興儲能技術(shù)做認證的時候不是簡單的整機通過測試就可以，而是需要整體零部件的管控。
因為時間有限，如果有更多問題可以微信交流。最后簡單介紹我們公司，SGS是全球領(lǐng)先的第三方檢驗、檢測和認證機構(gòu)，其他的不多說，剛好我們這次CIBF是在重慶，而我們公司在重慶有一個非常大的新能源基試驗基地，去年剛舉辦開業(yè)儀式，我們的洗呢能源實驗室對多種儲能技術(shù)路線和應(yīng)用場景都做了一些的技術(shù)布局，歡迎各位來洽談合作。我的主要內(nèi)容介紹就到這里，謝謝大家！
