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华为刘石川:融合数字和电力电子技术 主动安全 共建绿色美好未来

北极星储能网  来源:北极星储能网    2021/7/12 9:06:09  我要投稿  

北极星储能网讯:安全是储能行业健康发展的基石。电芯不一致性等问题需要用先进可控的电力电子技术、数字化技术来解决。为推动构建以新能源为主体的新型电力系统,行业需进行技术创新,实现储能系统从被动安全走向主动安全。

华为数字能源公司储能产品总监 刘石川

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7月10日,由中国能源研究会、中关村储能产业技术联盟主办,比亚迪汽车工业有限公司、阳光电源股份有限公司、华为技术有限公司联合主办的中国能源高端论坛——储能安全专题研讨会在北京隆重召开。论坛以“筑牢储能安全底线,护航产业健康发展”为主题,特邀请政府、行业专家、储能企业探讨交流,共同为储能产业的安全健康发展保驾护航。会上,华为数字能源公司储能产品总监刘石川以《融合数字和电力电子技术,主动安全,共建绿色美好未来》为主题,发表演讲。

发言全文如下:

尊敬的各位行业专家、同仁:

上午好,今天非常高兴在这里与大家一起探讨储能安全的话题。我分享的内容主要分为两部分:一个是储能行业的趋势、挑战,特别是安全方面的问题;另一个向大家介绍华为智能组串式储能解决方案如何用电力电子技术、数字化技术实现储能系统的主动安全。

碳中和是全球经济体共同的责任和使命,在未来30-40年,这将是全球最大和最确定性的事件,它会带来能源生产和消费的革命,储能行业将迎来规模化高速发展。在这个过程中,储能的市场应用、关键技术如原材料、热管理、安全技术都会迎来一场产业的升级。

在过去的几年当中,储能应用更多偏向于发电侧或者输电侧场景,场地相对偏远,但是随着未来储能将逐步进入到发、输、配、用各个环节,进入到千行百业,千家万户,比如像机场园区人员比较密集的地方,一旦发生事故后果更加不堪设想。所以,这需要我们整个行业,从标准规范、核心技术等根源上解决问题,通过技术的创新来提高系统安全性。

储能系统安全失效主要诱因包括:电池系统缺陷、电气故障保护失效、运营环境风险、储能系统管理失效等。具体如下:

•电池缺陷:制造缺陷、老化过程中析锂短路、电池的不一致等缺陷;

•系统滥用状态:绝缘失效引发的短路、异常电流、异常过热等引发电池内短路、漏液、开阀等安全失效;

•运行环境风险导致电池系统可靠性失效:高湿、盐雾、低温、高温、温湿度变化加速电池老化衰减、引发电池绝缘失效短路、引起电池过热触发热失控;

•管理失效:包括BMS、EMS、PCS等之间的管理逻辑和硬件的故障导致,电池的监控管理失效造成电池滥用热失控;

因此,现在面临了两个主要问题,一个我们的系统本身的安全,另外一个叫投资安全,比如系统的可用容量到底能不能发挥全部的设计总量、系统的寿命能不能按照原来的设计寿命进行运行。

今天给大家介绍的华为智能组串式储能解决方案,将储能技术与电力电子技术、数字化技术深度融合,用电力电子的可控性解决锂电池的不一致性和不确定性,提升系统主动安全,从根源上解决上述问题,为储能产业健康发展保驾护航。

主动安全,就是在源头上解决安全的问题,防患于未然,要做“扁鹊的大哥”,而不做“扁鹊”。

四重安全保护设计,主要有以下几点:

•电芯级AI内短路检测:对于异物穿刺、析锂等突发型内短路,云BMS智能内短路检测功能可在10秒内快速识别进行告警保护;对于电滥用、热滥用、机械滥用等衍生型内短路,提前一天预警故障隔离,保障安全;

•电池包连接端口0V保护:安装维护时端口处于保护状态,端口电压0V,避免误触造成安全风险;

•电池簇级全范围内短路保护:熔丝及断路器装置可保护大电流短路,电池簇控制器检测并防护较小电流短路;

•全系统级高精度检测:系统配备火灾探测器及清洁气体灭火装置,30秒消防时延保障人员撤离,同时配备可燃气体检测及排放装置,主动排气避免燃爆。系统具有水浸探测及联动保护功能,水淹后切断系统避免触电,支持一键停机,避免事故扩散。

在保护投资安全方面,有以下几点:

•采取包级优化器,一包一优化,实现电池包独立充放,避免电芯串联失配。传统方案:电芯串联失配(出厂、温度、衰减差异)导致储能可用电量损失,放电放不完,充电充不满。华为智能组串式储能系统采取充得进放得出,最大化生命周期收益。

•此外,配有簇级能量控制器,一簇一管理,各簇电压灵活调节,规避并联失配及环流风险。簇间独立运行,每路电池满充满放,提升安全性能,提高系统的可用容量。

•提升系统的可用寿命:影响储能系统寿命的主要因素是温度。智能组串式储能采用簇级分布式散热,用分布式空调代替集中式空调,每个电池簇可独立均匀散热,风道长度小于1米,极大的提升了散热效率,规避物理位置带来的温度差异。同时,电池包内巧妙的通过树形仿生专利散热风道,通过调节各电芯风道长度及距离,让每个电芯经过的冷量尽可能一致,保证各电芯每个面的散热效果。

•模块化设计,无易损件,储能电池及PCS可用度达99.9%。传统储能系统中,单簇电池包故障会导致整簇电池无法使用,单PCS故障,会导致整个储能系统无法工作。而智能组串式储能采用模块化设计,单电池包故障不影响其他电池包;模块化PCS设计,最小化PCS故障影响。

•最后一点就是极简运维。传统集中式方案,每6个月就需进行电池SOC标定和均衡,当电池失效时,需专家进行模块更换;而智能组串式储能解决方案,无需电池SOC标定等维护,仅需定期自检;在失效时,站上运维人员即插即用,大大节约投资费用。

我今天主要分享这些,我相信在我们整个产业共同努力下,定会筑牢储能安全底线,护航产业健康发展,谢谢大家!

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