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,并結合統計學的方法論,匯報了CATL在儲能系統安全方面的一些思考。
根據許金梅的介紹,采用CATL安全防護思路設計的產品,安全等級會提升2-3個數量級,但成本不會出現明顯的提升。
現在鋰電池應用場景越來越多,鋰離子儲能是電化學儲能中的最優解已經成為了行業共識。但是,儲能系統具有場景差異化、集成規模化、系統高壓化等典型特征,是一項系統性工程。所以,鋰電儲能的安全設計,需要考慮方方面面的失效因素。對于不同的應用場景,安全的要求也是不一樣的。
許金梅表示,從儲能系統角度,直流側包含電池、BMS、配電等7大系統,交流側包含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,做電網的人也不一定懂電芯,相互之間有一定的知識盲區。所以,儲能系統是電化學和電力系統強耦合的一項工作。所以從直流側到交流側,大家遇到了很多問題,并且感覺比較復雜,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,“無論你的基礎怎樣,假設你決心去做這一件事,其實有方法可依的。”
總得來說,首先,應該根據不同場景設定不同的安全設計目標,對于電源側、電網側、用戶側等不同場景,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,我們構建不同安全設計目標的儲能產品序列。在產品設計前,先設置一個安全設計目標;在產品方案選擇的時候,從安全技術平臺中選擇不同的技術組合,實現目標;在產品測試驗證階段,強化測試方法和通過要求,要求產品在全壽命周期終點,依然能滿足標準體系的要求,保障用戶資產安全;在產品運行階段,采用AI技術手段,多維度監控安全風險,實現風險的智能預警,預先發現安全風險,提前安排設備的檢修;最后,采用概率安全分析方法,量化儲能產品的失效概率,找出系統安全薄弱環節,驗證安全設計目標是否達成,如跟設定的安全目標存在偏差,則再次循環,優化產品設計和運行監測措施,直至達成安全設計目標為止。
許金梅表示,此方法的實現,建立在CATL成熟的質量管理體系基礎上。CATL已著手打造儲能專有的質量管理體系,為打造儲能極致安全產品打下堅實的質量基礎。譬如,像安全技術、測試驗證和運行監控等環節,CATL打造的儲能專有的質量管理體系可以將這些環節層層分解,細化到你具體每一天,你的設計工程師,你的制造工程師、測試工程師,以及后期運維等工程師應該每一步去做什么事情。
對于不同的安全設計目標,CATL是如何為對應的安全技術進行匹配的呢?許金梅也作了具體的介紹。
在技術層面,CATL重點考慮面向全生命周期應用場景以及系統高電壓化的應用安全。在交流側主要是從系統層面考慮,應用場景的不同,對儲能系統的安全有什么影響;而在直流側層面,CATL建立了電池系統多級安全防控體系,保障直流系統的運行安全,從電芯的本征安全、電熱耦合的防護、失控智能預警、等多維度考慮,保障儲能系統安全;在電熱耦合方面,不僅僅要關注它的安全,還要關注它所可能引發的次生安全問題。
以上是許金梅從工程的角度進行的匯報。而從統計學方法論的角度,許金梅也對儲能系統安全作出了總結歸納。
她認為,用統計學的方法來完成對儲能系統安全的把控,可以分為四步。首先,通過概率安全分析,識別你系統的薄弱環節;其次,優化產品設計;再次,根據設備的重要程度進行分級;最后,針對場景個性化定制產品。
許金梅表示,根據CATL的綜合評估,采用CATL安全防護思路設計的產品,安全等級會提升2-3個數量級,但成本不會出現明顯的提升。此外,搭建CATL三階段五測試的開發流程,從系統層級、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的產品都能夠覆蓋全球儲能市場。