儲能電池系統安全怎么保障

截至2019年2月，僅韓國儲能電站的火災事故已經高到21起！韓國工商和能源部緊急關閉了300多個公共事業側的儲能電池系統。電動汽車動力鋰電池導致的自燃，尤其是最近在地下車庫發生的特斯拉Model S自燃在二秒內爆炸導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標準和論證體系為其可持續發展保駕護航。

然而，借助電動汽車的規模效應快速發展起來的鋰電池儲能系統延續了動力鋰電池在檢驗檢測標準上的特點：具有嚴格的對單體鋰電池、電池管理系統（Battery Management System, BMS）和儲能逆變器（Power Control System，PCS）和全新鋰電池系統的檢測標準，但缺乏對已投放運營的鋰電池儲能系統的有效檢測評價體系。目前的情景使業界同仁認識到，安全是儲能產業發展的主要瓶頸。現代電網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準體系，以保障現代電網的安全運營。

儲能安全如何預防？

目前鋰電池儲能電站的能量管理系統（Energy Management System，EMS）負責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定沒法更迭；2.鋰電池老化后對電池狀態估算出現偏差，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重，加速了其老化過程；3.缺乏一個對電池老化出現異常的診斷，進而通過對BMS控制閾值的動態改變有效控制最弱電池單元加速老化的負反饋機制。

我所在的上海工程技術大學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異常到接近生命終點時體現出來癥狀變化研究，建立了若干對包括內阻在內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。

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結合對上海新能源汽車監控中心運營大數據的一鍵式分析，上海玫克生儲能（MAKESENS，簡稱：MS儲能）開發了基于云原生邊緣技術的云-邊結合的預防性診斷安全系統（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（Energy Management System，EMS）實時獲取在電芯層面的電池充放電數據，解析、運算、診斷并上傳到診斷云；診斷云根據關鍵電池參數的數據流建立一個對其發展趨勢和恒虛警閾值的預測模型，形成一個多參數的虛擬特種系統；當實際監測數據超過閾值時發出預警，提出使關鍵參數重新回到閾值內的可執行的措施，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為EMS提供對BMS進行動態控制策略更新的依據。

儲能安全如何管理

我們認為，儲能的安全不應只是電站投運前對各種儲能設備的檢驗檢測，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體系，隨著儲能電池的老化，電池的各項參數也會隨之變化，通過預防性診斷安全系統PSS，對儲能電池潛在風險的預測，可以對設備廠商、電站運營者、集控中心和服務供應商在備品備件優化、電站運營管理、遠程專家專業技術支持、巡檢團隊等方面提供電池最新數據分析和診斷支持，達到多重安全保護，迅捷應急服務，智能運行維護的效果。

目前正在電網側儲能系統籌建線上、線下結合的智能化綜合運檢。通過線上云腦系統實時診斷，分析電池健康狀態；與線下巡檢人員預定的巡檢計劃，線路內容，進行巡檢點檢查相結合，靈活出動，及時報修缺陷，以達成實現7＊24小時主動實時監控，消除紙質化記錄和信息采集盲區，變機械式運維為主動彈性運維。在故障排查與檢測階段，云腦系統負責提供潛在風險問題點定位、工作票與操作票，然后通過線下的電池醫生、便攜式充電式聽診器完成故障排查、檢修。針對需要修復問題電池，云腦系統可提供該電池的歷史數據，為該電池的修復方式提供支撐。