11月10日,在2023世界储能大会上,宁德市时代新能源科技股份有限公司总工程师许金梅进行题为《打造锂电储能极致安全》的演讲。许金梅从工程的视角,并结合统计学的方法论,汇报了CATL在储能系统安全方面的一些思考。
根据许金梅的介绍,采用CATL安全防护思路设计的产品,安全等级会提升2-3个数量级,但成本不会出现明显的提升。
现在锂电池应用场景越来越多,锂离子储能是电化学储能中的最优解已经成为了行业共识。但是,储能系统具有场景差异化、集成规模化、系统高压化等典型特征,是一项系统性工程。所以,锂电储能的安全设计,需要考虑方方面面的失效因素。对于不同的应用场景,安全的要求也是不一样的。
从储能系统角度,直流侧包含电池、BMS、配电等7大系统,交流侧包含PCS、变压器、EMS等,在某种程度上,实际上做电芯的人不一定懂电力系统,做电网的人也不一定懂电芯,相互之间有一定的知识盲区。所以,储能系统是电化学和电力系统强耦合的一项工作。但是从直流侧到交流侧,大家遇到了很多问题,并且感觉比较复杂,有些望而生畏。
“那今天我演讲的核心就是告诉大家,这件事其实是可以去分解的。”许金梅表示,“无论你的基础怎样,假设你决心去做这一件事,其实有方法可依的。”
总得来说,首先,应该根据不同场景设定不同的安全设计目标,对于电源侧、电网侧、用户侧等不同场景,对储能安全事故的社会影响力、公众接受度存在一定的差异,因此,我们构建不同安全设计目标的储能产品序列。在产品设计前,先设置一个安全设计目标;在产品方案选择的时候,从安全技术平台中选择不同的技术组合,实现目标;在产品测试验证阶段,强化测试方法和通过要求,要求产品在全寿命周期终点,依然能满足标准体系的要求,保障用户资产安全;在产品运行阶段,采用AI技术手段,多维度监控安全风险,实现风险的智能预警,预先发现安全风险,提前安排设备的检修;最后,采用概率安全分析方法,量化储能产品的失效概率,找出系统安全薄弱环节,验证安全设计目标是否达成,如跟设定的安全目标存在偏差,则再次循环,优化产品设计和运行监测措施,直至达成安全设计目标为止。
许金梅表示,此方法的实现,建立在CATL成熟的质量管理体系基础上。CATL已着手打造储能专有的质量管理体系,为打造储能极致安全产品打下坚实的质量基础。譬如,像安全技术、测试验证和运行监控等环节,CATL打造的储能专有的质量管理体系可以将这些环节层层分解,细化到你具体每一天,你的设计工程师,你的制造工程师、测试工程师,以及后期运维等工程师应该每一步去做什么事情。
对于不同的安全设计目标,CATL的安全技术平台将对应的安全技术进行匹配的?许金梅也作了具体的介绍。
在技术层面,CATL重点考虑面向全生命周期应用场景以及系统高电压化的应用安全。在交流侧主要是从系统层面考虑,应用场景的不同,对储能系统的安全有什么影响;而在直流侧层面,CATL建立了电池系统多级安全防控体系,保障直流系统的运行安全,从电芯的本征安全、电热耦合的防护、失控智能预警、等多维度考虑,保障储能系统安全;在电热耦合方面,不仅仅要关注它的安全,还要关注它所可能引发的次生安全问题。
以上是许金梅从工程的角度进行的汇报。而从统计学方法论的角度,许金梅也对储能系统安全作出了总结归纳。
她认为,用统计学的方法来完成对储能系统安全的把控,可以分为四步。首先,通过概率安全分析,识别你系统的薄弱环节;其次,优化产品设计;再次,根据设备的重要程度进行分级;最后,针对场景个性化定制产品。
许金梅表示,根据CATL的综合评估,采用CATL安全防护思路设计的产品,安全等级会提升2-3个数量级,但成本不会出现明显的提升。此外,搭建CATL三阶段五测试的开发流程,从系统层级、零部件层级综合考量,涵盖全球主流储能市场的认证标准,CATL的产品都能够覆盖全球储能市场。