数字储能网讯：5月24～26日，由工业和信息化部节能与综合利用司与国家能源局能源节约和科技装备司联合指导，中国化学与物理电源行业协会主办并联合240余家机构共同支持的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。
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1011余家产业链供应链企业，5417位嘉宾参加了本届大会，其中245家企业展示了储能产品，可谓盛装出席，涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。
5月25日下午，SGS通标标准技术服务有限公司新能源首席专家王日明受邀在储能检测、认证与标准专场分享了主题报告，报告题目为《储能系统安全性评估以及应对建议》。以下是报告主要内容：
王日明：谢谢主持人，各位行业专家、同仁，大家下午好！
我是来自SGS的王日明，刚才官博士从全流程、全寿命周期角度梳理了一下储能系统安全方面应该有的规范和评估，我会稍微具体一点，更关注储能产品安全性相关的话题。
首先是我们为什么要关注储能这个话题，是因为我们现在生活的电动化的趋势。比如最为显而易见的一个，新能源汽车的产销量是越来越多。最近的统计数字，新能源汽车的市场渗透率已经超过了30%，而且还在上升的轨迹上。图里我只列举了截止到2022年产销量，大概700万，今年乘联会预测数字是900万，增长速度还是蛮快的。当然我们说生活的电动化不仅仅是道路交通，还有其他的一些，比如载重卡车的电动化，还有船舶的电动化，另外，我们中国电池行业的领军人物陈立泉院士在多个场合也宣传过未来短程的飞机也要做成电动化，这个当然还是处在可行性论证阶段，比较早期。但电动船舶已经有相应的示范项目，重卡领域有一些品牌推出量产的产品。
我们说储能这个事情为什么这么关键，从最底层逻辑来说，首先因为我们在追求能源脱碳，要大规模去做一些新能源方面发电，比如说光伏、风电，它们都会有相应间歇性问题。这里展示的图，光伏发电和家庭用电，基本上发电高峰和用电高峰基本上是错开的，这时候就需要在几个小时尺度上把发的电挪到用电高峰来备用。要达到这样的状态就会有一个非常迫切的需求，小时级的储能，一个常见例子就是户储。除了光伏之外大规模利用的风电，其实是有一个季节的波动性，补充一句，昨天赵天寿院士分享时提到长时储能现在还没有找到经济可行的手段实现跨季节、跨月份的长时储能。因为储能是一个刚需，当然储能也有多种多样的形式，目前来看可以大规模复制、利用的储能类型中，电化学储能是非常好用的形式，所以我们大规模开发利用电化学储能。近几年储能方面90%以上的新型储能都是电池储能系统，尤其是以锂电池为主。
当然我们要用到电化学储能系统的话就会有一个比较大的问题，就是安全焦虑，这个应该说也不是我们国家特有的，全球都会有这样一个问题，电化学储能的起火，甚至爆炸的一些案例，全球各地分布的相当均匀。我们要应对这样一个安全的焦虑，就需要去详细评估它的安全性。我们看到一个储能系统，它可能会有各种的需要去关注评估的环节。这里列出来是从已有事故调查当中发现的，实实在在发生过问题的一些地方，简单列举了一下，给大家做一个分享。
比如说能量控制系统，控制系统方面可能会有零部件来自不同的供应商，互相之间可能有不调和的情况，造成了控制方面的实效，甚至有一些PCS与电池保护系统的操作不协调。再比如管理维护方面，刚才官博士也分享了惨痛的北京大红门储能电站事故，它其实是一个管理事故，主要是认为疏失造成的，在我们管理和维护当中有可能会出现管理问题，需要时时警惕。其他的方面，像电气安全，会有一些短路、绝缘失效、击穿之类的问题的，这也是我们在做一些认证时经常会着重评估的一些项目。当然最最核心的，储能电站里占的块头最大的、成本最高的一部分是电池方面的安全，比如说电池生产制造过程当中的一些缺陷，留在了最后的产品当中，留下安全隐患。或者说一些电池，它本身可能是没有经过认证的产品，最后都装到了储能电站当中，也是非常大的安全隐患。这些我们可以通过评估，通过一些相应的测试，可能会发现问题的一些地方。
如果我们能发现这些问题，我们可以通过安全设计的角度去避免相应的事故发生，我们可以去做相应的，防护设计或者冗余设计。比如说我们考虑电化学安全、机械安全、热安全、使用安全方面，做相应设计上的防护。然而即使我们做到了这些防护，还是会有可能发生一些事故，这些事故往往指向一个原因，就是电池的热失控，电池的热失控有一个非常经典的失控路径，我们对电池进行充放电过程中，有可能发生过充过放。中科大的王青松老师就分享过微过充的概念，电池只过充了一点点，比如1%，但反复如此的话，电池依然会发生严重析锂，析锂就会导致隔膜刺穿，造成内短，内部慢慢发生反应，积累之后就会有非常严重的热效应，最后不可控的电池温度上升现象，行业定义为热失控。它是非常普通，又非常难以杜绝的现象。因为是内部发生的化学反应，所以我们先前的考虑可能没有覆盖到这些地方，因此会发生电池的火灾这样的安全事故。
如我刚才展示，普通的安全设计思路可以把能量控制系统、电气、机械安全等方面覆盖到，其实还留了两个地方，一个是通风系统，再一个就是消防系统。考虑到储能如果有这种安全隐患依然存在在那，我们就可能需要从一些事故发生后的角度，想办法去防止事故的扩大化。通常我会做这样一个比喻，这就好象我们开车时要绑安全带，大家都不希望开车的时候出事故，但绑安全带确实是经过实践证明的可以提高事故生还率的一种行为。类比到储能系统，即使我们不希望它发生火灾或者相应的安全事故，我们还是要配备这样的应急系统来保证即使发生了事故，也不会有特别大的损失。
热失控的普遍性，使得我们一定要想办法防护这样一个普遍的现象。如我刚才所说，我们加这些防护措施好像绑安全带，但是绑安全带也有一些技术问题，比如绑在哪个位置，以什么形式绑，再类比到储能系统，我们这个应急防护系统也有类似的问题需要考虑，比如说通风应该装在哪个位置，应该在什么时候启动，以及相应的风量，会有相应的思考。再比如说消防抑制系统会考虑需要用什么介质，还有喷淋的角度，以及持续时间。我们今天上午在另外一个场也有许多专家提到，它的持续时间不够可能会复燃。因为有这些问题，我们需要继续对电池热失控现象做相应的量化评估。比如说是不是要分析一下它产生的气体，以及产生气体的量，以及气体的爆炸性。
我这里展示的是基于9540A测试采集的数据，比如气体的爆炸性，爆炸压力，这个数据可以方便我们可以有针对性地设计它的防护外壳强度。如果爆炸压力太大，可能真的要用钢壳去防护，类似于这样一些思路。
成分方面的话，我们通常说三元电池会相对危险一点，铁锂电池相对安全一点，这里也是相对的。比如我们在铁锂电池测试中它发现释放的可燃气体里有大比例的氢气，氢气有一个非常危险的参数，它的爆炸极限非常宽。比如说这里的甲烷爆炸极限是5-15，换句话说如果空气当中混入超过15%的甲烷，它不会爆炸。但氢就非常宽，4-75，基本上空气里稍微掺一点，它都很难越过这个范围，都很容易爆炸。还有它的点火能量非常低，比甲烷低一个数量级。氢气点火能低到什么程度，化纤衣服摩擦产生的火花都可以把氢气点燃，更不用说储能电站可能出现的电弧之类的，所以说铁锂电池热失控释放的氢气是高度可燃、非常危险的气体。
再一个，我们要分析一些实时的产气量，因为我们知道热失控也分不同的阶段，它在不同阶段产生的气体也是不太一样的。这里一个非常有意思的现象，也是我们在实验当中发现的，氢气的产生会相对滞后，这也是我们给行业里分享业务经验时会着重提到这一点。因为我们会有热失控火灾的报警机制，要做一个报警的话最好不要监测氢气，因为氢气产生可能会比其他可燃气体滞后几分钟的时间。另外，我们也监测到一些有毒的气体，像一氧化碳、氟化氢之类的。再有，会有一个比较剧烈的烟气产生，烟气在火灾安全里是非常危害的东西，根据火灾伤害数据分析，火灾造成的伤害事故其实绝大多数不是被热量灼伤，而是被烟气搞得窒息，因此烟气也是我们一定要分析的一个重要因素。
最后，基于我们对储能系统热失控安全一点理解做一些简单的设计经验分享。我们在设计场地的时候一定要考虑场地里的通风。比如说我们一些排烟设备要做得比较足量，这是非常关键的一个因素。因为在化工里防爆设计就有一条可燃气体浓度控制在1/4燃烧下限以下，这里一个主要的实现手段就是通风。再一个，烟气的疏导，它热失控时会释放大量的烟气，里面如果有工作人员的话，会有非常大伤害性。再是电气隔离，我们在系统设计方面需要非常着重考虑的一个地方。它在热失控时会有非常多的电解液，电解液有的时候有导电性、可燃性、腐蚀性，电解液泄漏出来之后做一个疏导，防止它产生次生的灾害。
这里展示的几个图是科研领域的研究，电池在不同SOC下热失控时最高的温度逐渐降低的。再一个，它的热失控持续时间也是越来越短的，这也是提示我们如果电站不常用的话，稍微把SOC放的低一点。当然也要结合经济性综合考虑。
结语，这一系列测试都是基于9540A测试系统去做的，它是针对储能系统的。我们也曾多次在分享中呼吁，我们的电动汽车是不是也要考虑这样相应的测试。为什么需要做这样的考虑，因为动力电池起火时，电动车大概率是静止在那儿，大概2/3电动汽车起火是充电或者充电等待期起火。以及未来的V2G，电动汽车电池和电网互动的场景，这时候它其实也是一个储能系统。再是烟气的毒性，比如它产生氟化氢通常浓度非常低，但是还有其他气体，比如我们在一次测试时，曾经检测到3000PPM的一氧化碳。3000PPM是什么概念呢？我们查化工的《安全手册》，上面会写1600PPM一氧化碳下，人暴露大概十几分钟就会有生命危险，当然一开始是产生昏厥，慢慢脑部供氧不足，然后会死亡。3000PPM已经是接近翻倍的数值，会更加危险。
好的，枯燥的前言部分讲完了，我讲一点有意思的。我们是SGS，是全球领先的检测认证机构，我们在全球有接近10万名员工，在中国基本上在主要的城市，或者在全球主要的经济体都会有我们的分支机构。我们从91年开始进入中国，现在在各个主要的省会城市以及主要的经济城市都会有分支服务网络，我们也是有非常齐备的国内国际认证资质。像新能源方面的话也是坚持全球布局，基本上厂商会主要关注欧美这样的发达经济体，以及最近比较火的概念“一带一路”，我们都有深度的布局。我们电池实验室从2007年开始，逐步的发展，现在在深圳、上海还有重庆都有实验基地，也是非常欢迎大家去实验室里参观。
我们的业务范围也是非常齐备，我经常会给销售团队培训时说，我们就这样跟客户宣传，“只要客户有定义好的产品，有目标市场，那我们就有解决方案”。
这是电池方面典型的认证计划，基本上可以做到一站式的服务。
我们实验室的一些设备，这个着重说一下，它是一个自动化的测试设备，它是一个机械手在做电池的送样取样动作，24小时工作，比如说像机械滥用、热滥用等方面的试验会有相应的危险，我们都是靠它实现的。我们的控制系统，也是我们自主研发的。
当然我介绍的这些工作不是我一个人做的，我们有一个背景多元的技术团队。
谢谢大家！
来源：中国储能网
2024CIES第十四届中国国际储能大会于2024年3月11-13号在杭州国际博览中心举办，展出面积4万多平方米，展位开始预定，具体信息请电话联系。
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