11月10日,在2023世界儲能大會上,寧德市時代新能源科技股份有限公司總工程師許金梅進行題為《打造鋰電儲能極致安全》的演講。許金梅從工程的視角,并結(jié)合統(tǒng)計學(xué)的方法論,匯報了CATL在儲能系統(tǒng)安全方面的一些思考。
根據(jù)許金梅的介紹,采用CATL安全防護思路設(shè)計的產(chǎn)品,安全等級會提升2-3個數(shù)量級,但成本不會出現(xiàn)明顯的提升。
現(xiàn)在鋰電池應(yīng)用場景越來越多,鋰離子儲能是電化學(xué)儲能中的最優(yōu)解已經(jīng)成為了行業(yè)共識。但是,儲能系統(tǒng)具有場景差異化、集成規(guī)?;?、系統(tǒng)高壓化等典型特征,是一項系統(tǒng)性工程。所以,鋰電儲能的安全設(shè)計,需要考慮方方面面的失效因素。對于不同的應(yīng)用場景,安全的要求也是不一樣的。
許金梅表示,從儲能系統(tǒng)角度,直流側(cè)包含電池、BMS、配電等7大系統(tǒng),交流側(cè)包含PCS、變壓器、EMS等,在某種程度上,實際上做電芯的人不一定懂電力系統(tǒng),做電網(wǎng)的人也不一定懂電芯,相互之間有一定的知識盲區(qū)。所以,儲能系統(tǒng)是電化學(xué)和電力系統(tǒng)強耦合的一項工作。所以從直流側(cè)到交流側(cè),大家遇到了很多問題,并且感覺比較復(fù)雜,有些望而生畏。
“那今天我演講的核心就是告訴大家,這件事其實是可以去分解的。”許金梅表示,“無論你的基礎(chǔ)怎樣,假設(shè)你決心去做這一件事,其實有方法可依的?!?/p>
總得來說,首先,應(yīng)該根據(jù)不同場景設(shè)定不同的安全設(shè)計目標,對于電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)等不同場景,對儲能安全事故的社會影響力、公眾接受度存在一定的差異,因此,我們構(gòu)建不同安全設(shè)計目標的儲能產(chǎn)品序列。在產(chǎn)品設(shè)計前,先設(shè)置一個安全設(shè)計目標;在產(chǎn)品方案選擇的時候,從安全技術(shù)平臺中選擇不同的技術(shù)組合,實現(xiàn)目標;在產(chǎn)品測試驗證階段,強化測試方法和通過要求,要求產(chǎn)品在全壽命周期終點,依然能滿足標準體系的要求,保障用戶資產(chǎn)安全;在產(chǎn)品運行階段,采用AI技術(shù)手段,多維度監(jiān)控安全風(fēng)險,實現(xiàn)風(fēng)險的智能預(yù)警,預(yù)先發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險,提前安排設(shè)備的檢修;最后,采用概率安全分析方法,量化儲能產(chǎn)品的失效概率,找出系統(tǒng)安全薄弱環(huán)節(jié),驗證安全設(shè)計目標是否達成,如跟設(shè)定的安全目標存在偏差,則再次循環(huán),優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計和運行監(jiān)測措施,直至達成安全設(shè)計目標為止。
許金梅表示,此方法的實現(xiàn),建立在CATL成熟的質(zhì)量管理體系基礎(chǔ)上。CATL已著手打造儲能專有的質(zhì)量管理體系,為打造儲能極致安全產(chǎn)品打下堅實的質(zhì)量基礎(chǔ)。譬如,像安全技術(shù)、測試驗證和運行監(jiān)控等環(huán)節(jié),CATL打造的儲能專有的質(zhì)量管理體系可以將這些環(huán)節(jié)層層分解,細化到你具體每一天,你的設(shè)計工程師,你的制造工程師、測試工程師,以及后期運維等工程師應(yīng)該每一步去做什么事情。
對于不同的安全設(shè)計目標,CATL是如何為對應(yīng)的安全技術(shù)進行匹配的呢?許金梅也作了具體的介紹。
在技術(shù)層面,CATL重點考慮面向全生命周期應(yīng)用場景以及系統(tǒng)高電壓化的應(yīng)用安全。在交流側(cè)主要是從系統(tǒng)層面考慮,應(yīng)用場景的不同,對儲能系統(tǒng)的安全有什么影響;而在直流側(cè)層面,CATL建立了電池系統(tǒng)多級安全防控體系,保障直流系統(tǒng)的運行安全,從電芯的本征安全、電熱耦合的防護、失控智能預(yù)警、等多維度考慮,保障儲能系統(tǒng)安全;在電熱耦合方面,不僅僅要關(guān)注它的安全,還要關(guān)注它所可能引發(fā)的次生安全問題。
以上是許金梅從工程的角度進行的匯報。而從統(tǒng)計學(xué)方法論的角度,許金梅也對儲能系統(tǒng)安全作出了總結(jié)歸納。
她認為,用統(tǒng)計學(xué)的方法來完成對儲能系統(tǒng)安全的把控,可以分為四步。首先,通過概率安全分析,識別你系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié);其次,優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計;再次,根據(jù)設(shè)備的重要程度進行分級;最后,針對場景個性化定制產(chǎn)品。
許金梅表示,根據(jù)CATL的綜合評估,采用CATL安全防護思路設(shè)計的產(chǎn)品,安全等級會提升2-3個數(shù)量級,但成本不會出現(xiàn)明顯的提升。此外,搭建CATL三階段五測試的開發(fā)流程,從系統(tǒng)層級、零部件層級綜合考量,涵蓋全球主流儲能市場的認證標準,CATL的產(chǎn)品都能夠覆蓋全球儲能市場。