中国储能网讯:4月24-26日,第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉大酒店召开。大会期间,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国移动通信集团设计院有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司与惠州亿纬锂能股份有限公司联合主办,宁德时代新能源科技股份有限公司、河北奥冠电源有限责任公司、深圳博磊达新能源科技有限公司、上海航天电源技术有限责任公司,以及南京鼎尔特科技有限公司支持的“通信储能专场”,于4月24-25日成功举办。共有20位行业专家与企业代表分享了精彩的观点,主要内容梳理如下:
河北奥冠电源有限责任公司副总经理 孙崇胜(主持人)
主持人:各位嘉宾、各位同仁,女士们、先生们:大家上午好!
我是本次会议的主持人孙崇胜。第七届中国国际储能大会在主办单位中国化学与物理电源行业协会储能应用分会,中国移动通信集团设计院有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司、惠州亿维锂能股份有限公司集支持单位宁德时代新能源科技股份有限公司、上海航天电源技术有限责任公司、河北奥冠电源有限责任公司、南京鼎尔特科技有限公司。深圳博磊达新能源科技有限公司的精心策划下今天得以在苏州顺利召开,本次大会有来自国内外知名科学院所的资深专家、学者、优秀企业代表,国内投资机构和关心支持通信储能行业发展的媒体朋友及相关人士出席本次大会。
首先,请允许我介绍一下到场的主要嘉宾,他们是:
中国铁塔股份有限公司建设部总监 巩欣先生
德尔福汽车系统(中国)投资有限公司总监 John Carney
泰尔实验室高级工程师 先生
河北奥冠电源有限责任公司技术总监 祁永军先生
深圳市强能电气有限公司董事长 王创社博士
深圳博磊达新能源科技有限公司总经理 王燕女士
天津惠普数据中心设计工程有限公司总工程师 成光先生
南京鼎尔特科技有限公司技术总监 沈启鹏先生
在此,我谨代表主办方对不辞辛苦积极参加本次大会的所有代表表示诚挚的问候和热烈的欢迎!希望在这短短半天的时间内相互学习、相互探讨、相互沟通,为推动储能行业发展做出自己应尽的努力与贡献。
备用电池是通信系统不可缺少的组成部分,也是整个通信网络关键基础设施。对整个网络的安全、稳定运行起到了重要的保障作用。随着宽待中国战略的大力实施,4G网络的普及和5G网络的兴起新一轮的通信基础设施建设在未来较长一段时间内仍将持续。这也为通信储能电池产业带来了广阔的市场。
目前,市场上的通信储能电池主要包括阀控密控铅酸蓄电池、锂电池、氢燃料电池,但考虑到可靠性、寿命、经济性等因素铅酸系电池仍占据主要份额。随着高功率电池、深循环电池、高温电池技术的升级发展,在未来较长一段时间内铅酸电池一只独大的格局很难改变。不过随着锂电池材料和管理系统的不断创新和升级,未来锂电备用电池的市场份额将逐步增加。氢燃料电池虽然目前技术尚未完全成熟,但它具有清洁、环保和可再生的特点,代表着电池未来的发展方向。所以,今天我们的论坛将重点关注电池在通信储能领域中的应用和发展趋势。下面我们正式进入今天的议题,首先有请中国铁塔股份有限公司电脑部总监巩欣先生进行主题演讲,他演讲的题目是《锂电池梯次利用与基站电池削峰填谷应用》,大家掌声欢迎!
巩欣:锂电池梯次利用与基站电池削峰填谷应用
中国铁塔股份有限公司通信技术研究院教授级高级工程师巩欣
巩欣:各位来宾,大家好!我这次来代替高总做演讲。我是中国铁塔股份有限公司通信技术研究院巩欣。高总是在建维部,这次因为有公务原因他委托我来做相应的演讲。
我讲的题目是《动力磷酸铁锂电池梯次利用在通信基站当中的应用》,这个其实在头两年当中我们就有所涉猎,在两年当中我们对这些内容进行了尝试和研究,可以说动力磷酸铁锂电池梯次利用在铁塔来说开了一个头,将来是不是能够广泛的应用还要看今后我们如何去操作和运用这个方式。
我的演讲分四个部分。第一个是梯次利用与再生利用的社会价值。这是一个宏观的主题,从低碳经济的需求李克强总理6月30日召开气候大会的时候在法国宣布了中国的减排承诺,从目前来看我们的磷酸铁锂电池在全国的汽车行业大规模开始应用,在这种情况下将来磷酸铁锂电池之后淘汰下来该如何使用成为了一个大的问题。循环经济从目前来说我们国家相应的贵重金属以及相应的能源并不乐观,所以从几方面来说加上我们将来大量的退役电池报废可能会对环境造成极大的污染,所以如何利用和使用这些报废的电池和淘汰下来的电池使,使它能发光发热甚至利用它的残余价值为我们做事情是我们的目的和目标。
我讲的第二部分是梯次利用的技术方案。这是铁塔在相关领域当中做的尝试,尤其是基站领域做出技术方案和使用方式的探索,在这个过程当中我们大概目前来说已经走了1-2年的时间。我们所说的梯次动力电池的利用是指在电动汽车上退役的磷酸铁锂电池的二次使用。从使用上来讲,刚才主持人已经介绍过了,磷酸铁锂电池在使用当中和铅酸电池有一些区别,那么它有它的优势。从右边的表来看它的循环寿命是远远高于铅酸电池的,目前通信行业所使用的铅酸电池它的循环次数往往在200次以内,铁塔目前检测的指标达到符合铁塔使用要求的铅酸电池100%DOD充放循环次数是100次。我们的磷酸铁锂电池从单只的循环放电次数来说目前很多厂家可以做到四五千次,成组来说虽然有一个比较大的下降,这个规模也就是循环的次数来说也是在千次级的1000-2000次的水平,所以循环寿命次数是要远远高于铅酸电池的。铁锂电池相应的能量密度比以及大电流放电特性还有绿色环保方面也优于铅酸电池,相对来说它的质量比能量、体积比能量、功率等等这些指标要远远高于铅酸电池,也就造就了它能够在空间狭小的环境当中快速布放,因为体积小同时重量也相对轻很多。同时由于使用温度上来说它相对比铅酸电池要宽一些,所以使用的场景受限性小一些,这也就是它的优势所在。
这张表是锂离子电池容量倍率特性的曲线表,实际上从我们整个的表来看它放出的容量是要远远高于铅酸电池的,而且使用的环境温度也要优于铅酸电池,这也就是我们通信行业在近十年当中一直摸索使用想在某些场景当中用磷酸铁锂电池替代铅酸电池的思路。毋庸置疑的是磷酸铁锂电池包括其他类型的锂电池也有它相应的问题,首先从安全性上讲高低温对电池的安全性是有很大影响的。低温性能在低温环境下锂离子电池的容量会急剧降低电池内阻增大,电池充放电时负极材料折出形成了金属单体锂,形成了锂枝晶。随着在低温下循环次数的不断增加,锂枝晶的范围不断扩大,有可能会穿刺电池内部的正负极,使电池发生内部短路现象导致电芯熔化电池着火和爆炸等安全问题。这是低温下的情况。高温环境下高于55度时锂离子电池的容量衰减速度非常快,也就是说我们的锂离子电池实际上并不是在所有的高温情况下都是耐适用的,它的耐适高温也是有一个范围的。在55度下的场景当中衰减相对慢一些,但是超过55度那么相应的电池内部一旦温度大于90度固体电解质发生分解加速了化学反应会导致电池热失控发生,因此铁锂电池在高低温的环境当中是要有适用的温度范围的。
过充点对电池安全性的影响也是毋庸置疑的。锂离子电池在过充电过程中大量的锂从正极材料当中脱离出来,电池的电压和温度在很短的时间内快速上升释放出大量的热,当电池达到一定的电压时电解质溶液就会发生氧化分解反应,剧烈的化学反应放出大量的热量可能会产生热失控现象进而发生燃烧和爆炸的安全事故。而且在行业内,这种事故也是有些发生的,只是因为影响面不是太大所以没有造成大规模的影响。
同时过放电对电池安全性的影响也在我们研究的范围之内。锂离子电池过放电是指在放电过程中放电电压超过了电池额定放电的截止电压,电池过放电可能会导致电池容量的衰减,电池发生内短路,电池温度出现异常出现热失控等安全问题;而外部短路这个就是意外情况下造成的,那么在使用过程当中比如运输中电池组线路老化、振动和碰撞等情况下发生的短路,发生外部短路的时候电池处于持续大电流放电状态内部温度快速上升可能造成电池失效,严重时会导致电池的热失控。
这是我们当时和很多业内厂家一起研究和发掘的技术应用方案。梯次利用的方案目前来说可以分为两大方案。第一种方案是将退役动力电池进行集中拆解电芯集中筛选重新组成标准化模块,上面这个模式。第二个方案是在退役动力电池基础上直接改造使用,下面的模式。我们下面这个模式拿来的电池不拆,在电池的前端加装相应的DC或者AC转换器,DCDC转换器或者DCAC转换器把它直接接入开关电源当中使用作为备用电源。
这是对两种技术方案流程的分析,。大家可以看到,实际上对这两种方案来说其实我认为要求都不低。第一个方案来说我们要首先进行拆解,拆解之后筛选合格的电池把它再进行容量分组之后制作成模块组成常规使用的铁锂电池,而下面这个方案出厂之后直接连接我们的DCAC或者DCDC作为输出电源来使用,这个方案看上去简单其实前一步的要求非常高,也就是大数据选配这一点要求电池整个的使用生命周期当中数据可追溯,所以实际上从这一点来说对整个生产工艺和整体流程要求也是非常高的。
这是我刚才说到的两个方案分析和对比的优劣势。从目前来说,方案一质量是能够得到保证的,因为它是经过二次筛选的,但是存在拆分之后单体人工成本会增加,对我们的预期是有影响,我们考虑是梯次利用希望产品便宜是我们的出发点。这个产品可能大型的配组相对困难一些。方案二从生产的角度来说,就是从梯次利用的角度来说的确方案相对简单容量也高可以直接把它作为储能电池用,但是就是我刚才强调的问题因为需要做相应的筛选对前期铁锂电池厂家的要求是很高的,我的出厂入厂包括动力汽车上的应用情况是要有大数据作为基础才能使用的。同时这个东西我们生产出来的模组都是不统一的,因此安装的空间包括体积大小没有办法做严格的标准化规定,所以这种产品可能生产出来会千差万别,不适宜我们在今后的发展。为什么呢?今后的发展可能就是小型化了,很多的设备都在柜子里或者箱子里空间很受限,这种情况下如果这种产品体积又大、使用空间和环境又又没有办法标准化的情况下这种产品可能只能用在传统的宏站当中空间比较大的情况下使用,小的场景这种方案就不适合了。
第三部分是铁锂电池梯次利用我们做相关应用评估和分析。这是初期高总组织的在一些省份和厂家参加试点的情况,大概组织了57个测试站点有10个厂家进行了参与。实话实说,因为这个数据是后来测试出来的结果,然后包括我们也请了我们泰尔实验室(音)的同志帮我们进行了相应的样品测试分析。测试出来的数据颠覆了我的三观,为什么这么说呢?感觉它比我当时2014年离开铁塔之后电池的水平一下上升了飞跃的台阶,因为我理解这是已经用过的动力电池,有这么好的表现甚至超过了原来大部分行业内新电池的水平,这一下颠覆了我的三观,所以我一开始对这个数据很惊讶,经过分析之后我认为可能有两种情况。一种情况是动力电池没使多长时间铁塔需要就拿来给我们做测试了,另一个是不是新电池我不知道,所以从目前来看不管试验数据是不是有一定的水分在里面,但是我认为从二次利用的价值来说铁塔需要的是千次左右的循环,从这个曲线来看70%容量衰减到50%的阶段循环次数在千次左右还是可以实现的,从放电曲线的趋势来看。因此我还是认为这个方案是可用的,就是说我们在电动车上报废下来的电池在基站当中还是大有可为的。
这是我们在黑龙江地区使用的一种方案,这个方案是我刚才说到方案二的情况。也就是说我们在前端装了一个转换装置而使用的大电池包,也就是说我们在前期加DCDC转换设备直接把它引到了开关电源的交流侧,把它作为一种备份油机或者备份市电的方式接入当中,实际效果的确比较好。从实际效果来看这组电池的使用寿命很长,当时有一个测试数据来看当时基站断电之后坚持了20个小时,之后油机才上站对它进行了补发电。这是梯次回收的渠道和费用分析,目前来说我们初步尝试和分析大概有这么几种方式。第一种回收方式是统一招标的回收方式,优点是集中处理发挥铁塔的规模效益获得较好的性价比服务,同时采购梯次电池成本会比较低。但是缺点是会受下游回收市场变化影响大,定价能力偏低。第二种方式像我们现在跟行业内的铅酸电池厂家签的协议是一种情况,我们要求提供电池的厂方做相应的回收,我们用完了之后仍由这些提供电池的厂家把这些电池收回去。初始阶段确定了回收消除了我们的顾虑,这是从我们的角度来说。但是对于电池厂家来说他的实力要求包括回收成本还有等等一系列的问题可能会对厂家有很大的影响。最后一种方式以租代售产权不转移,分期付款、资金压力小、产品所有权不在铁塔无回收压力,缺点就是改变原有采购体系内部要协调资源需要适应新型的服务,这个方案实际上很多的厂家也跑到我那沟通过,跑到高总那也沟通过相应的思路。其实请大家理解的一点,我们是国企,在这个方案上头很多的财务路线和管控路线是不好走通的,实际上这不失为一种选择,但至少目前整个体系来说这条路不太好打通。从目前来看我们所期望的,因为如果将来梯次利用电池利用效果好我们所期望的价格是希望它能够成本价格降到至少和铅酸电池骑平,这个铅酸电池既包括现在常规使用普通的铅酸电池也包括将来要采购的高温铅酸电池这种种类的电池,希望它的价格能够控制在铅酸价格以下,否则我们认为利用率就不是太高,为什么呢?因为如果这样可能在某些场景我采用新的铅酸电池会更理想一些,因为那样减少了我们的维护成本。
从技术方面总结业内的专家们已经有所共识,实际上在基站当中使用磷酸铁锂电池在很多场景当中是有应用场景的,只是在管控和安全性方面需要加强,让他们在一个可控的范围内进行操作。经济性方面刚才我已经介绍了,我们希望能够把它做到又便宜又好,这样可能铁塔的采购规模会逐步扩大这方面的适用。因为这样来说对于铁塔来说是一个重资产公司,那么这方面会使公司整体得利。我今天的介绍就是这些,谢谢大家。
John Carney:德尔福固体氧化物燃料电池-清洁发电技术
德尔福汽车系统(中国)投资有限公司总监John Carney
John Carney:谢谢。早上好!我叫John Carney,我来自德尔福。今天我们跟大家谈一谈德尔福的固体氧化物燃料电池,这是一种清洁发电技术是用于满足交通需求,那么它作为可更新能源的话在中国的应用很广。我们交通的技术也可以适用未来中国对洁净发电技术的要求。
首先我们来看一看德尔福。德尔福是一个很大的工厂,我们现在在34个国家为汽车的系统提供服务,我们有19000名科学家和工程师。我们每年10%的收入用于研发,我们在中国有很多的办事处很荣幸能够代表德尔福(中国)到这里来进行演讲。今天我们来讨论一下德尔福固体氧化物燃料电池,它是一个非常洁净的发电技术用的是根据电化学反应发电,没有任何的内燃也不会产生很多的排放物。我们的技术主要是作为传统内然解压发动机技术的延伸开始研发固体的电池,德尔福和美国联邦政府合作开发了性能可靠并可以批量生产的系统投资2亿美元用于产品和流程研发,我们生产和测试三万套燃料电池,我们的燃料电池技术非常特别,具备很好的量产条件。这两种都能够适用于这些燃料电池的项目,也是非常成熟的技术。
这个可以看到在过去15年里面德尔福在这个领域的进展。我们对于三万多个燃料电池进行了开发和试验,可以看到应用在这些车型上面能够有一些像是数据中心这样的需要稳定电源供应的场地,我们来提供这些电源的支持,同时也可以从油页岩当中提取。这是我们从油页岩当中提取石油的技术,德尔福能够来证明从油页岩当中提取的石油能够作为能源和热提供的一种方式,这也是一种清洁的能源。实际上油页岩在中国也是能够找到的,这也是可以使用国内的能源提供。在中国就能够有很多更好更安全稳定的提炼石油方式。可以看到我们使用这些油井来进行操作,所以并不会产生任何环境的影响,其实目前所使用这种技术它所需要的成本是新技术的7倍,同时石油是能够从油井当中能提取的,这是一个非常好的机会来让中国以更加清洁的方式使用开采石油。可以看到在这上面的结构可以把设备放到一千英寸的深度,当他发生反应的时候就可以产生清洁的能源,这是由SHALE壳牌公司也对此进行了印证,得到了更多的热量并且这是对于中国市场来说更具有可行性的方式。另外一种已经验证的方式就是可持续发电的离网模式,这家公司在美国也是在这个领域非常前沿的公司,所有的方式都能够提供非常清洁能源,我们有一个新的总部20%的能源都是通过可持续电源离网的方式产生的。这是另外一种应用,可以看到对于数据中心来说可以使用可持续发电的离网模式,在中国很多人都在讲大数据,要讲到大数据技术我们就需要很多的数据中心支持,而Bloom能源已经使用了这种技术作为数据中心发电的方式。他们也是能够将固体氧化物燃料电池作为数据中心主要的供电方式,我们有很多的供应商并且通过备用电池的方式也能够进行削峰填谷的操作,这也是非常有效的方式,这样的话也能够利用起这些能源来为数据中心进行提供冷却空调的功能服务。另外其实燃料电池在交通方面的应用也是非常实用的,最近巴西这一届奥运会上面日产在小型商用车上面就推出了这个结构电池能源结构就是通过燃料电池的方式来提供的,可以为一些大型的汽车、巴士这些车型来提供能源。最重要的是德尔福的技术到底有多清洁,以及我们可以使用它能来满足一些环境要求就可以在发电上面为我们带来更多的可能性,我们将3W标准的发电机进行了对比。还有在柴油机上面我们也对它进行了对比,德尔福固体氧化物燃料电池能够产生更少的排放物,只有柴油发电的2%另外还有汽油的发电相比较汽油是新技术产生的排放物11倍,所以德尔福的SOFC技术是非常清洁的,在美国也是得到了很好的应用。
所以我们是有这方面的经验,已经得到了批准,这也是为中国行业的清洁能源发展提供了很好的选择,而德尔福我们可以和各位共享技术,我们也是希望将这种技术在中国进行应用,因为中国行业需要绿色的发展。我们有一家称之为Ahead能源的公司,它也是和德尔福公司进行合作。同时和罗彻斯特(音)实验中心也是有合作的,在纽约州有一个实验中心在这方面的研究是投入了数百万资金,我们觉得中国能源行业的绿色发展也是需要更多的数据支持,更多大数据就需要更多数据中心的支持,这样就需要更多稳定能源供应,德尔福的SOFC可以为中国未来的能源供应提供非常清洁的方式,我们的系统以及我们能源的来源都是非常稳定的,我们也是用这种技术在大型技术上面进行了使用,我们觉得这是一种非常有效的能源的替代方式,谢谢。
德尔福汽车系统(中国)投资有限公司 龚慧敏
龚慧敏:我很简单的总结一下,因为他讲的是英文,在座材料可能也翻的比较快。刚才讲的是德尔福跟美国联邦政府在过去15年之间总共投入了2亿美金研发的氢燃料电池技术,这个技术实际上在美国目前已经被广泛的应用,比如说苹果公司、Google他们的大数据中心供电就是用这种氢燃料电池来供电。我们今天希望除了给大数据中心来供电还有油页岩,中国有很大的资源在油页岩上,这个也可以作为油页岩的采油、炼油。刚才还讲了一个应用就是可以作为分离式的发电。德尔福实际上是一家汽车零部件公司,但是也是历史非常悠久的公司,我们在电池技术上有非常丰富的经验。因为电池技术实际上不仅仅用在汽车上还可以用在我刚才讲的这几大领域,我们今天是把这个技术拿到中国来,我们希望在中国进行产业化。因为中国有非常丰富的富氧资源这么多的煤电厂和钢厂,这个情况和美国完全不一样。这个技术最早是用在火星上,美国的飞船做火星探测曾经想说用一个什么样的技术能够帮助飞船运营的时间更长,这个技术的来源在这里。所以美国的NASA在这个技术成功了之后越来越多的公司意识到这个技术可以用到民用上面。
因为我们今天来到中国,我们希望在中国进行产业化,但这是一个非常大的产业链问题,从氢燃料提取、运输到最终能够真正产业化。如果有公司感兴趣的话可以过来跟我们联系,这是我们的联系方式,在海外你们可以直接联系找她,在中国可以联系我,我的名字叫龚慧敏,如果你们感兴趣可以跟我们做这件伟大的事情。我们在中国的计划是做一家产业基金成立创投公司,希望最终能够把这家公司做大做强,谢谢你们。
李长雷:通信行业锂电池产品技术性能验证
泰尔实验室高级工程师 李长雷
李长雷:各位专家、各位领导,大家上午好!我是泰尔实验室李长雷,很高兴在这跟大家分享锂电池验证性能这方面的知识。
我主要介绍的内容就是五部分。第一部分是锂电池的原理,第二部分和第三部分是我要着重介绍的,主要是锂电池性能验证和通信行业标准的制定情况。第四部分是对电池性能的影响因素,这可能是我们在测试过程中发现的一些问题,还有就是在生产过程中我们也注意到的一些问题。第五部分就是对电池产业联盟的简介。
第一部分是原理的部分,锂电池主要是摇摆电池它的正极材料有固酸锂、磷酸压铁力还有现在比较热的三元,负极主要是石墨、钛酸锂,钛酸锂的寿命比较长但是功率密度比较低主要是因为电压平台比较低,正极材料是三元材料的时候电压平台是2.4伏,与磷酸压铁锂材料的时候大概电压平台是1.9伏。主要是锂电池性能验证这一部分,通过对锂电池容量试验、电池性能一致性、电池组管理功能、循环寿命、安全性能等方面进行试验验证锂电池的实际使用特性,反映锂电池的性能和问题。不同放电倍率的验证主要是10小时、3小时和1小时,大家可以看一下下面这个图就是25度常温状态下10小时、1小时和3小时的验证,这种它的容量变化不是很大。这是不同温度状态下的验证,不同温度的话是零下10度、40度、55度,零下10度。低温状态的话锂电池低温性能还是相对来说比较差一些,它25度、40度、55度放电性能容量基本上是趋于一致的。第三部分是电池性能一致性,电池性能主要是从开路、浮充、放电这三个方面。
这三个方面我们也做了一个统计,开路一般比较低一些,浮充和放电锂电池在这两种不同状态之下一致性体现也是不一样的。电池组管理功能这一块主要是通信接口、通信协议,第二部分就是通信内容。通信内容包括告警和保护,主要是通信口对于这些保护要求的功能比较多一些,而且根据实际在通信口的应用对于锂电池保护功能有相应具体的一些要求,如充电线流功能等。BMS能耗分为工作能耗和休眠能耗,休眠能耗主要是带电池有一段时间没有接在基站上面,包括运输过程中看它的损耗,这种损耗一般的比较小一些,可能一般要求是20个毫瓦。工作能耗一般要求小于2瓦。下一部分就是精度测试,这一块主要是因为锂电池是处于封闭的状态,只能是通过软件来测试单体电压还有就是电流的显示和内部温度的显示,这样的话可能还是要看它精度显示的要求。循环寿命这块主要分为常温寿命和高温寿命,常温寿命因为时间周期比较长一般就是以100次为例然后看它的衰减率,这是常温25度100%DODEC循环,我们选择了9组,这是它的放电的状态。然后看一下基本大家都是在95%-100%之间,偶尔可能有的比较低一些,但是这种属于个例。这是40度100%的DOD放电和55度的100%DOD放电,大家可以看一下随着温度的升高然后电池的离散性就比较凸显出来了,尤其是40度、55度这样就能看出各家在设计的时候往往会发现很多的一些问题,尤其是55度有些比较好的可能在95%,但是有些已经低于80%了,通信口一般要求在80%以上,这只是针对一百次循环所以这样的电池还是存在很大的问题。安全性能的话我就挑比较典型的一些通信口安全验证大概是18项左右,这里面我只是挑几项比较典型的。第一个是抗重物冲击在右边这是比较好的状态,它只是砸了一个凹坑但是电池的表面温度大概到四五十度左右,但是其他的包括电压都没有异常。左边的这个是我们在做的时候它发生了起火然后现象整个是试验开始的时候电池急剧鼓胀开始产生明火一直燃烧,最终我们看到里面的正负极都已经发生碳化了。
然后是抗穿刺,在这个过程中一般表面温度可能都会随着升高,然后又一些状态不太好的可能会产生比较大量的烟雾。抗挤压这个试验就目前而言可能发现的问题不是很多,这个的话一般要求是13千牛的压力,就是有一些可能是侧边会产生一些挤压,它会产生变形但实际上对于它的输出电压还有表面温度都是没有很大的影响。过充点的话锂电池这一个指标其实是蛮重要的,这是我们做的试验过程中发生了爆炸,它这里边也是整个都产生了碳化,像这种正常是电池鼓胀我们做过表面温度最高的能到140多度,然后这样的话实际上我们觉得还是蛮危险的。希望大家在设计或者是考量的时候大家把这一个指标都尽量的弄好一些。电池组的安全主要是抗振动、碰撞绝缘电阻和抗电强度,抗振动这块我们在测试完了之后发现很多的电池发生了移位还有BMS松散,还有一些线可能有一些中断,这可能是电池固定不牢的状态,希望大家在工艺改善的时候能加强一些。然后是通信行业标准制定的情况,2009年发布了一个Y五DB032《通信用后备式锂离子电池组》应用的范围主要是2Ah-200Ah,2011年的时候形成了2344.1,它的应用范围主要是针对小容量5Ah-100Ah,目前主流的还是50Ah为主。YDT2344.2-2015这是分布式的应用主要是50Ah-300Ah这是一个大容量电池释放应用的标准。这是后续发布的标准和研究报告,有一个是通信用240V、336V磷酸铁锂电池组的应用研究,还有三元锂电池技术在通信领域的应用研究,这个目前三元在实验室也做了一些试验,发现在安全性能上面确实还存在一定的问题,如抗重物冲击我们发现在这个过程中发生了一些起火的现象。动力锂离子电池在通信基站的梯次引用研究,这个是之前写了一个研究报告然后是去年年底的时候把它升级为一个行标,估计应该是2018年行标就正式发布,这是我们和铁塔公司一起牵头制定的标准,如果大家有做这一块的希望大家能够投入到行标里面然后提供一些比较好的建议。依据通信行业标准2344.1-2011主导编写了ITU建议书,固定新型储能技术第二部分电池,就是把我国目前大部分推广的磷酸铁锂电池组的技术写入了该国际标准草案中实现了电池领域国际标准的突破。
这一部分是对磷酸铁锂电池性能因素集中的介绍。第一部分是电池原材料,这是电池原材料直接影响电池的性能,如负极材料是电池寿命影响的关键因素是制造电池原材料种类和厂家比较多,且性能各有优劣需要建立有效的评估方法对于材料进行选择和优化。第二部分是电池设计需要对电极材料以及辅料组分配及配比进行优化设计以满足电池性能和寿命等性能,而可靠的密封设计可以提高电池在不同环境中的抗腐蚀性。第三部分单体电池一致性,单体电池组性能很大程度上取决了电池间的一致性,需要从材料、设计、工艺、生产过程等源头入手,如采用高精密自动化设计降低生产过程中的工艺偏差、严格控制粉尘等以减少环境的差异保证电池容量、内阻、电压等性能的一致性,从而保证电池组的寿命。
第四部分是电池管理单元设计,通过电池组的电池管理单元可以实现过充过放、短路、均衡、告警及单只保护等功能并实现远程管理。第五是电池间距,电池组内单体电池间距比较近易产生热量相互干扰,建议承租时依据环境的要求考虑电池的间距。我们也对比了一下国内跟国外的电池,发现国外电池的间距人家在设计考量的时候比国内的间距设计考量要大一些,这块然后包括我们也结合了之前的一些寿命试验的验证发现电池可能往往因为某一只或者某几只失效但是一只或几只往往会在电池中间部分产生,这样的概率是比较高我觉得很大的因素在于它还是热量相互干扰产生的。第六部分就是成组的筛选,这跟刚才第三点很类似,这是容量试验大部分失效还是因为某一只或者某几只单体电池失效导致整组电池失效,所以建议把控好整组的筛选步骤。大家在一般的容量、内阻、开路电压希望大家严格把控这一块,不要导致因为某一只电池而影响整组电池的性能。
最后一部分这是电池产业联盟的简介,就是由我们泰尔实验室、华为、比亚迪、南都等40多家单位联合发起非营利性的社会团体,主要是建立国内与国外认证机构运营商、行业组织等一些桥梁与纽带,致力于行业热点、发布行业白皮书、制定联盟技术规范。就目前正积极开展三元锂电池在通信储能领域的应用研究,在前期工作基础上目前正在制定三元锂电池在通信行业应用的联盟标准并与中国铁塔公司正在积极开展试用站点的工作。我的介绍就是这些,谢谢大家。
祁永军:为通信储能产业提供系统的电池解决方案
河北奥冠电源有限责任公司技术总监 祁永军
祁永军:各位专家,女士们、先生们:上午好!首先介绍一下我是来自于河北奥冠电源有限责任公司的技术总监,本来这次会议和本次演讲是由我们总经理孟祥辉来做大家做介绍,可是由于他有要务在深所以今天委托我向大家介绍本次的演讲。我们河北奥冠电源有限责任公司是国际储能大会五家支持单位之一,我们对于通信储能应用非常重视,我们在几个月之前就在支持和酝酿本次的国际储能大会。所以这次我们为通信储能供电系统提供了一个解决方案,在这为大家分享一下。
从昨天开始看到本次大会已经取得了非常丰硕的成果,包括各种应用方案、各个厂家非常丰富多彩的介绍还有通信储能还有各方面的储能包括微站这些储能,相信在以后会有一个非常好的发展前景,所以这个我们的奥冠也非常想深度参与其中,我们愿意与各界同仁一起努力,接下来我就把我们有关于通信储能产业系统的解决方案向大家介绍一下。
我介绍的内容有五部分。第一部分是有关奥冠的简介。第二个是采用德国漆树生产的胶体电池。第三部分是有关我们的锂电多极耳锂离子电池。第四个就是有关通信储能基站上的一部分产品应用。第五部分是我们对电池的利用方案,刚才巩先生已经讲过了锂离子电池梯次利用方案我们还有铅酸电池的回收利用方案,我们希望跟大家分享一下。
第一部分有关于奥冠,我们的奥冠是有两个生产基地。我们处于京津冀一体化地区,首先看到距离北京、天津、河北是处于交界的地带,我们有两个工厂,可以看一下。一个是河北工厂、河北基地,我们属于河北省的衡水市,大家知道国家正在建设安心新区(音)现在正在启动它的发展,我们距离安心新区非常近我们是衡水地区的。另外我们还有一个基地是在山东德州,这也距离天津、北京都非常的近,这个距离安心新区也非常近。我们相信安心新区的建设和发展离不开各种能源的提供包括储能还有各种能源包括氢能、燃料电池等等,特别还有锂离子电池。所以我们相信奥冠包括河北奥冠和山东奥冠在这方面具有非常强的优势。
奥冠从1987年建成到现在整整30年了,我们在整个电源应用方面就有非常丰富的使用经验。1987年建厂做蓄电池这块的生产和服务,然后后来搬迁到衡德工业园引进一系列的科学管理方式,后来我们成为第四届太阳能大会唯一的指定产品,另外我们在2014年成立了山东奥冠,山东奥冠主要是生产锂离子电池的,2016年起我们在中国铁塔有一部分非常大的供货,所以我们现在希望通过创新对于清洁能源的充分利用来融入到清洁能源系统当中。这是河北奥冠产品主要的用途。第一个是用在光伏储能蓄电池上面,然后是UPS备用电唁,还有汽车电视、电动自行车电池,这两块主要是动力电池我们有非常悠久的历史,动力电池因为每天都是循环的充电和放电而且是深度比较深高功率的来放电,所以在这方面我们有非常丰富的经验。然后我们主要生产锂离子电池,氢燃料电池现在已经开始进行市场研发和试产。我们本身的优势是具有胶体电池一会儿会跟大家重点介绍一下,另外我们是国家级的高新技术企业,另外我们也是储能电池标准的起草单位之一,国家火炬的计划产业示范项目。
这是我们的技术团队,我们分了两块。第一是锂电池有中国工程院的陈院士和哈工大两位教授作为锂电这块研发的带头人。另外铅酸电池这块我们是跟德国专家原阳光电池公司的技术总监,现在是德国蓄电池工业协会的副主席Merz,他来作为铅酸电池这方面的技术专家,当然他对锂电和各种电源系统也非常了解,他跟Scharf和Gordon先生主要作为锂电和铅酸电池这块的主要负责人之一。另外我们在德国的法兰克福也成立了电池研究中心,另外我们在加拿大还有一个电池材料研究中心,这是公司研发的情况。其实现在主要一体两翼,主要是在电动汽车和电动自行车,以车为主形成了我们的动力电池。另外通信产业这一方面我们跟铁塔公司还有电信和中国联通有非常好的合作。另外还有光伏能这块是我们做的主要市场之一还有太阳能路灯,在这方面我们做的这块是我们的主要业务。
这是用纯胶体做成的储能电池,现在用在光伏电站、太阳能照明和分布式发电站用在这方面,这是我们在德州的太阳能谷都是用的蓄电池。这是我们在通信基站方面的应用是胶体电池也用在我们的通信基站上面。另外我们还有锂离子电池现在也在广泛应用于通信基站系统。
第二个方面就是有关德国的气相法胶体电池的生产技术。我们知道德国在胶体电池生产可以说在世界范围内是首屈一指的,特别是阳光公司生产的胶体电池。我们引入了德国的胶体电池技术,所谓胶体电池其实大家可能都知道,就是我们把电解液、硫酸做成像果冻一样的胶体,这样使我们的胶体能够把稀硫酸固定住,使得硫酸在电池里面的分布是非常均匀的不会分层。当然我们申请了很多的专利,因为德国的胶体电池引入到中国的时候特别是在动力电池进行使用的时候要适合于中国的国情,所以我们在德国引入技术的基础上进行了一系列的研发然后申请了很多的专利,在好多的生产工艺和环节上我们利用了这部分的专利,胶体电池主要是气相法生产的二氧化硅非常细的粉末经过溶解主要是水溶,然后然后通过球墨再经过高能量的分散得到了非常细小纳米级的二氧化硅,目的之一就是让易于团聚的二氧化硅分散开成为非常小的颗粒然后能够应用到胶体系统里面,如果胶体不能很好的分散开那么就会成为团粒状,胶体性能非常不好,这就是我们胶体电池的关键技术。这是电池实际的照片,这个电池经过了850个循环我们是用在动力电池上的,释放基本上是500%的DOD经过了850次我们把电池进行了解剖发现里面胶体还是非常好的。当然我们再提一点,之所以利用胶体尤其是德国技术的胶体那么主要的作用还是在于充分延长蓄电池寿命,普通电池达到500次先放先充就可以了寿命基本上结束了。但是如果用上这种胶体电池以后由于它能够产生非常好的分散作用防止电解液的分层,然后这种胶体可以防止电解液的损失防止热失控这种电池寿命做的非常好,这是我们要采用胶体技术两个最新的原因。
另外我们现在正在开发石墨烯电池,我们把石墨烯首先加入到蓄电池当中,我们知道铅酸蓄电池的核心就是铅和芯,我们把蓄电池加入到这里可以起到非常好的耐腐蚀作用,我们上面看的图是没有加入石墨烯的核心,我们经过了一定循环时候发现板栅腐蚀了,如果加入石墨烯的话会看到腐蚀程度有很明显的降低,这就可以延长蓄电池的寿命。这是胶体和石墨烯技术和常规电池的应用,常规电池我们发现经过四五百次循环基本上就结束了,但是如果用胶体800次以上是没有问题的。我们的锂离子电池这是我们正在开发的一款产品我们是用的铁锂电池,现在已经使用了石墨烯加上大圆柱多极耳这使得我们电池的寿命会延长而且可充放电更安全。这是多极耳大圆柱电池的结构,像原来是单极耳的有一个捏片后来极片做成多极耳的经过卷绕以后可以形成多极耳的,这样的话可以使得我们的电流做到高功率的充放电。另外针对于电池容易爆炸、容易熄火尤其是容易鼓胀和爆炸设置了电池的防爆阀在压力达到了一定的程度以后就可以开启防止电池的爆炸。这是电池所做的寿命试验曲线,可以看到单个的电池现在已经做到了五千多次,现在基本上接近于80%,因为这是一个电池组我们发现了是105个单体现在做到了1400多次估计可以到2000次。
我们接着讲一下储能通讯基站上的应用。其实这是我们在通信基站上的应用实例,现在有风电和光通过风光转化然后储存了我们的胶体电池里面去作为基电的备用电源,另外还有光伏组件可以把我们的电池做的跟光伏太阳能板放到一起,一体化的设计。这个不局限于我们的铅酸电池,锂电池完全可以,现在有很多锂电池组应用在那个场合上就是跟光伏太阳能板结合在一起。这是我们说的一体化设计,通过把锂离子电池包放在非常便捷、容易维护维修的箱体里面给太阳能电池组件可以跟天线放在一起,这个非常容易安装,美观大方。
第五个方面就是最后一方面,我想给大家介绍一下我们的修复加回收的梯次利用方案。其实刚才有关于锂离子电池巩先生已经向大家介绍的非常好,我们认为那是锂离子电池可以做到回收和梯次利用非常好的方案。我们想强调的是铅酸电池如何做到梯次利用或者是回收利用技术。其实我们想了一下,铅酸电池经过生产以后投入到使用当中去,尤其是我们的通信和其他别的应用场合经过一段时间的应用肯定要出现寿命终结的情况。如何来处理这一部分?我们现在想的方案是这样,我们退役的电池经过筛选发现有48%的电池可能不适合于使用了,因为寿命已经结束了,另外还有一多半的电池是可以再利用的,我们再利用52恩%不是简单的进行分选就算是用特别的修复技术,我们有一个特别的专利修复剂、修复液和修复工艺通过修复可以把一部分原来认为不可以用的也能再利用,是采用这样的技术。所以我们现在可以说有一多半的电池可以再重复利用,就是我们现在通信基站和应用场合的电池都可以大部分回去重新利用。其实这个案例我们在跟铁塔公司也就是河北公司、衡水公司和山东的铁塔公司已经开始了这部分的合作,我们已经修复了一部分电池,让铁塔公司试用看修复这块的情况到底是怎么样的,目前的结果还是非常好的,通过比较好的修复技术使得很大一部分电池经过我们的修复能够重新回去。奥冠现在成立了非常强大的销售和服务队伍,我们原以为大家提供非常好的售前、售后、售中和售后的服务,完全有能力使我们的电池应用在各个场合。我们看到很多大数据中心这一部分的客户还有电力系统,现在都在使用我们奥冠的电池产品,这个电池产品一个是铅酸电池、胶体电池还有我们的锂电。谢谢大家,如果大家有什么问题可以跟我们的孙经理交流,谢谢。
王创社:蓄电池组均衡技术
深圳市强能电气有限公司董事长王创社博士
王创社:大家好,我是深圳市强能电气有限公司王创社。这个公司是我自己创立的一直在从事新能源行业接近十多年,我关注新能源行业有20年了。就电池节能技术实际上我是搞开发电源的我对电池电阻非常熟悉,然后搞电动汽车充电站的过程中国内第一个充电站是我建的,电池厂家特别在深圳有一天宗总(音)提出电池均衡问题还有万象电池(音)也是锂电池都有电池均衡的问题,我就从2001年一直管出解决电池云横问题研究了国内外大量的专利,2009年就发明均衡专利方案获得了美国专利和中国专利。今天我就大概讲一下电池均衡方案和方案的分析。
电池均衡实际上现在这个行业很火大概的方向我就不说了,电池的寿命可以达到5000次到一万次应该单体都是可以的,但是成组以后两三千次可能都比较困难,这是一个问题。还有就是三元寿命可能是700-2000之间,可能有些是超过2000多,因为现在行业比较浮躁,有的可能比较夸张一点。现在电池寿命就我的了解我就大概说一下,现在实际上电池的单体电动汽车也好、储能也好应该单体电池性能完全满足产业应用,比如说电动汽车来说家用轿车三天充一次电一此跑250公里,如果4000次可以用到40年60万公里以上这样基本可以完全拿去使用,问题就是成组以后寿命不到一半或者三分之一,这个问题就非常关键,怎么解决电池的成组问题实际上最关键的就是电池一致性问题。
这个就是电池均衡方案,一般分为主动均衡和被动均衡。被动均衡一般指的是电阻放电,因为没有严格定义,被动均衡指的是通过电子放电的均衡。被动均衡分了两种,一种是把电池充满以后放电然后让落后电池补充起来。还有一种被动均衡就是通过BMS控制提前给高压电池放电被动均衡现在目前也就这两种。这是主动均衡方案,实际上按照方案分的话可能有各种各样的,现在我大概今天大体说一下。均衡简单来说不是一个复杂的问题就是把电池组的电压拉平,拉平以后就是把高的放在低的充电这是主动均衡。主动均衡就是现在有几种方法,一种是把高压单个的电池跟总的电池组之间交换能量把高压的放到总的电池组或者把总的电池组给低压电池充电这是一个方式,现在这个方式也用得比较多,这个方法应该是没有新的专利,但是这个方案已经很久了,包括颗粒也好都采用几百套类似的方案,这是将高电压电池转到总电池组给低电池充电。第二个是将高电压电池电量转移到低电压电池,通过BMS控制从每一次控制把最高的转到最低上去。第三个是比较相邻两个电池的电压,左右两个电池比较这是美国公司专利,国内也有做的,我就不说名字了。这种方法也有很多特点,第四个就是并行的将所有高电压电池电量转移到所有低电压电池电量,像所有水杯用一个联控管连接起来一样,这个方法是我的发明专利也是做了好多年的。第五个它不只是电池均衡是一种电池管理方法。
这个是均衡方案的优缺点,被动均衡大家都知道是电路简单、可靠、成本低,缺点是电流小消耗能量,要提前开启BMS,对BMS要求非常高,如果BMS控制失误或者控制不够的话反而会造成不均衡。主动均衡实际上就是电流大、均衡速度快、效率高,但是缺点是电路复杂、成本高相对可靠性比较低,应该说主动均衡也是一个方向,电路复杂成本高随着批量大应该都可以解决。主动均衡方案刚才说的就是第一种和第二种从单个的都有能量循环,总的比如说单个高的电压放电的时候在放电的同时也在从整组充电能量循环,还有每次只能控制一两个电池速度是比较慢的。第三种方案就是相邻两个电池直接转换,它的方案好处就是不受整个BMS控制但是只是相邻两个均衡速度相对慢而且也会存在回充问题,均衡效率比较低。这个就是强能均衡方案,我研究了好多年的电池均衡。实际上它是一种方法,它的方法就是在每一个电池上加一个双向变换器把所有的电池在电路上达到并联的效果,目的是做到串联电池达到并联的效果,达到一个做到电压均衡还有能量共享。它的特点就是电路方案简洁、可靠,应该说是一看就懂,还有它的特点就是电路比较可靠包括澳大利亚专家就曾经评价它是非常完美的。我是搞电力电子的,电力最高可以做到98%,可靠性也是用最可靠性的电路方案。我再大概说一下电池管理,现在电池管理的话应该说是行业非常热包括粒高和好多公司做电池管理,做电池管理的话真正电池管理把电池管理分为运营管理和维护管理,偏向电池的应用管理而轻视了电池的维护管理,实际上大家做电池和能量应该更关心的是电池的维护管理,就是怎么样通过管理能够延长电池的使用寿命,这是最要注意的问题。现在电池管理偏向应用管理就是对电池的SOC固算、SOP、SOE之间的测试和算法之间搞研究非常多,这个就是怎么样用号电池的问题。我觉得电池就是一个好的产品就是不要打扰客户的产品,一个好的电池包应该是在正常情况下不输出信息的,如果有出问题不能处理的话可以到专业工厂维修,这是一个很好的产品。不像现在一样每一个电动公司都搞成电池管理专家了,这个大概就是分析了均衡和电池参数的影响,有人说电压均衡实际上我们现在搞电压均衡也就是SOC均衡。现在SOC没有严格定义,SOC大部分和电压是呈关联关系,我认为电压均衡就是SOC均衡,基本上两个是一样的。电压均衡不一定电量均衡,容量大的电池电量是比较高的,还有就是我说的快,大家也可以一起讨论。还有就是电压均衡和内阻的关系,我认为是有利于内阻的,内阻大的但吃通过电压均衡可以减少内阻电池的发热对电池的一致性是有好作用的。做好了电压均衡之后我们基本上做到每节电池防止每节电池的过气压或者显著减少过气压,让每一个电池同时充满同时放完从理论上延长电池组寿命。我的目的就是让电池组中每一个电池都能像单节电池对待控制每一个电池的电压、电流和温度,达到或者接近单节电池的寿命。
铅酸电池的均衡相对来说比锂电池来说好解决的原因在什么地方?铅酸电池是不怕过压,过压以后至少没有安全性问题,能够让这个实现一致。现在也是要均衡的,不均衡寿命也是要很短的。传统的铅酸电池方法就是以牺牲高电压电池的性能作为代价然后让高压电池过压把能量消耗掉是一种内耗式的消耗然后达到均衡一致,现有的均衡方法定时是720小时,现在也能延长到三个月就是两千多个小时,但是我感觉这种方法可能也有值得深入研究的方面。基站检测的话电压经常有超过100毫伏的这是在深圳铁塔试测过,说明电池不一致性还是很严重。现在每一个电池组充电的时候是很完善的,温度补偿以后如果压差达到100毫伏那温度补偿的作用已经大打折扣了,温度补偿考虑再高实际上也是没用的因为压差太大了就给淹没掉了。
这是深圳铁塔做的电压均衡测试,然后用我们的均衡模块原来相差100毫伏基本上可以做到相差9毫伏而且保持稳定。这是广西广电公司对UPS应该是120Ah做了一个测试,价差也是显著降低。其实电池的均衡业绩也就是锂电池引起来的,铅酸电池虽然有不均衡问题但是通过均充基本上能够比较好的解决,不是大问题。锂电池如果过压的话存在安全问题就会气候爆炸,所以锂电的安全问题导致了均衡问题显得非常严重而不得不做的。现在实质上目前采用主动均衡和被动均衡是一个综合性价比的这种,主动均衡和被动均衡都要采用,有的国外采用主动均衡多有的国内采用主动均衡少,特斯拉是采用被动均衡,被动均衡如果能解决的话就是被动均衡。现在问题电动汽车用的话也是一个因素,电动汽车我们希望电池的寿命能够跟电池寿命一致,但是目前做用在电动汽车上的电池是最好的电池经过严格配置的电池在三五百次循环以内或者一两年以内应该是不需要均衡处理都能够扛得住的,我们如果控制总的电压实际上BMS也是可以用的,电池均衡最关键就是看一两年以后或者电池循环三五百次以后才能够显示出电池管理最关键的作用。我们要从电芯使用防微杜渐,不要等电池差异非常大才解决,电池一旦损坏很难修复几乎是不可修复的。我们要在电池不要再让电池出现电池性能下降因素出现之前把它已经达到处理让每一个电池的电压电流都保持比较友好的状态,这样电池能够延长电池出现电压出现分化,一致性出现分化的时间,这是要处理的问题。当电池电压存在不一致的时候怎么样不影响整组电池的使用,这是均衡处理的另外一个问题。
这是在深圳的公交车大概是2009年运行,应该还在运行,那时候2009年用我们的均衡模块装了一个在深圳长河动力现在搬到北京的北京国能汽车。我是前年测过一次跑到15万公里然后电池一致性还是相对不错的。这是对光宇电池做了一个实际操作数据,实际上这组电池40Ah用了四年左右,测的话我随机抽查了一组从电动车退下来的大概测试以后刚拿到的时候可用电量只有原电量50%,经过均衡处理恢复到83%,应该是能恢复到85%以上。中间有两节电池特别差,两节电池退下以后基本上能达到90%以上,我想另外三节性能下降的电池可能就是因为没有对它均衡管理以后每一次充完电都属于过压或者欠压状态性能衰减造成整组性能浪费。这组电池用的好的话用十年一点问题都没有,但是用了四年就退下来了非常可惜造成了社会财富浪费。
基站电池昨天我也说了一下,梯次利用因为梯次锂电的充放电次数对于充电来讲应该是富余的根本用不了那么多次,循环次数是富余的,通信上需要的如果不作为储能用的话需要的是日历寿命长时间比较久并不需要多少次,因为中国的电网非常稳定,一年平均可能就十次,十年才一百次,所以不是循环电池寿命影响了它的使用寿命而是电池的日历寿命影响了它的使用寿命。如果说要在通信基站采用峰谷差价来专区利润目前来说没有盈利空间,如果峰谷差价还要投入容量,具体怎么实施还要探索。梯次电池应该采用主动均衡,被动均衡几乎是不管用的。备电使用应该尽量使用循环次数小、成本低的电池。锂电池的安全问题,锂电池比起铅酸电池不会起火爆炸,锂电池内部有起火因素。目前就我知道大多数基站都在研发顶层,我去过好多基站都是很多的而且有电机,这个如果在居民楼里面或者大量使用梯次电池安全性能不能保证,如果装的多的话也是一个非常大的隐患。还有一个就是目前的铅酸电池并不是不能用,如果铅酸电池管理好寿命能够达到性价比高的话是不是用锂电池作为替换,锂电池成本低可能是由于国家补贴造成的现有价格比较低,是不是一个假像还值得再考察。
这个就是梯次电池这个电池做一下参考也不是很准,2013年我也是想看看怎么样做一个放电测试,200Ah的电池放出来60的Ah,上个礼拜我做测试大概放出105Ah这个应用有超过14年的电池。从这以后大家日历寿命可以做参考,性能还是不错的。锂电池应该是对中国锂电有贡献,但是个别电池是非常好的,生产批量性可能做的不是很好。
这个就说电池均衡发展方向实际上电池的一直性是电池管理一部分,我们的目的就是管理好电池把电池组中成千上万的电池,比如说特斯拉电池有接近上万只电池,每一个电池都像单节电池一样管理,让每一个电池的使用工况都比较友好的话就没有理由让个别电池的性能得到衰减,我们维护了每一个电池的话整组电池的性能和寿命也会延长。做均衡的目的就是让电池电压一致、温度一致甚至电流一致,我们讲均衡的时候现在提的都是电压均衡就是串联电池电压均衡,有一个问题大家一直都回避掉了就是并联电池的均衡,当电池并联的时候内阻是不一致的,内阻不一致的时候并联电池会差异非常大,这应该是影响电池也是非常关键的问题。但是这个问题现在没有很好的办法解决,为什么呢?因为要解决电流问题的话一个是大电流功率没有价格低的,还有如果采用任何措施的话都让损耗非常大的,这个实际上来说没有良好办法解决都把这个问题回避掉了,通过严格对并联电池的配组来解决这个问题,这个问题没有解决就靠增加电池厂生产或者是检测的工作量来解决的。电池的温度一致性我们再说特斯拉,电池温度一致性特斯拉做的比较好一点,特斯拉电池管理应该说是从技术和重构来说比国内的要差,它是非常实用的电池管理技术。它的特点就是一个温度一致性比较好,再一个工艺比较好。它的温度一致性做到正负两度。我想如果我们通过控制每一个电池组中部分电池的电流来达到调节电池温度均衡的目的,这样以后就能够减轻电池PACK中的温度管理成本,任何技术的目的都是为了降低成本增强实用性,这样的话如果做到自然风成本就会更低也是电池均衡后面温度均衡要解决的问题。我今天说的比较快就留一些时间,看大家有什么问题可以交流,我是搞技术的欢迎大家可以随时搞技术交流,在电动车行业我也是1997年在行业参加第一届全国电动车学术会议,充电机也是做的比较多,欢迎大家随时交流讨论都可以,看看大家有什么问题?
王燕:钛酸锂电池在通信储能中的应用
深圳博磊达新能源科技有限公司总经理王燕
王燕:各位专家、各位来宾,大家好!今天我代表深圳博磊达新能源科技有限公司来给大家介绍一下我们公司的产品以及我们公司的理念。我们博磊达是上市公司的控股子公司,致力于技术与服务并重的方式面向交通、工业、能源和电子等领域提供谈纳米材料、无溶剂法电极以及最优秀的绿色储能和动力解决方案,满足客户瞬时传输与持久的储能需求。这是我们公司的工业园,其中我们公司是以技术和文化并重的企业在工业园里面有自己的足球厂、游泳池和咖啡馆。既然文化有了那我们的技术分为几大方向,第一个是超级电容器,第二个是超级电池钛酸锂电池,第三个是铝离子电池我把它排在比较下面是因为目前我的铝离子电池是放在实验室低电压有一些小的应用,还没有达到大规模在高电压的或者更高电压的应用。
我们产业的产品面对的几大特征第一个是超高安全性,第二个超宽温度范围,第三个是超长循环寿命,第四个是超大倍率。接下来我们的产品就拥有四大特征,接下来我跟大家介绍一下。首先我们的工厂获得了一系列的体系认证,接下来我们公司拥有承装电力设施许可证、ISO10012测量管理认证、国家标准《低压电力线载波抄表系统》负责的起草单位。我们的产品也获得了各项认证,有信息产业通信电源产品质量检验报告、国家客车质量监督检验报告等一系列权威性的第三方报告。
接下来首先介绍一下我们的超级电容器,我们的超级电容器是采用的是无溶剂法的电极制作工艺,什么是无溶剂法的电极制作工艺呢?就是我们电池在处理材料的时候很难面对或者很难处理去超高表面积的活性材料,我们采用的就是特殊的工艺方法采用了特殊的黏结剂在生产的过程中不需要添加任何的溶剂在里面,我们的应用比较高的工作范围负40度到65度,是指可以充电和放电的另外可以达到数百万次的循环寿命,可深度充放电。我们的电容器从350法拉到15000法拉我们的内阻特别低小到0.18-0.13左右这样功率密度就特别高。接下来谈一谈铝离子电池并不是纸上谈兵而是真实的实验室样品有一点小范围规模化的应用。首先我们铝离子电池还采用高级电容器的特殊制造方法就是无溶剂法的制作工艺,尤其值得一提的是我的工作范围可以从负65度到正85摄氏度涵盖了全球从最冷到最热的温度。那么它的低内阻公里密度高尤其是不采用铝元素全面所有从电池材料包括电池电解液里面只含有铝元素。我们的电池是于美国斯坦福大学合作,这是我们与斯坦福大学正式合作协议,其中我们在这个领域上面有发表美国专利一篇,在Nature杂志上面有发表两篇文章。
这是我们铝离子电池测试的性能特点,我们可以看到在大电流充放电的情况下在120C的充放电条件下首先我们可以看到充放电效率是100%我在充电和放电的时候在大倍率的情况下没有任何损失。另外可以看到现在时测寿命8000次以后是在循环上没有任何衰减的。
接下来重点介绍一下钛酸锂电池我们定义为超级电池,为什么具有超级呢?第一个就是超宽工作、温度范围,从负40度到55度。第二个就是超长循环寿命四万次在EC充放的条件下。那么有超高的安全性,就是我们的电池是经过枪击之后不冒烟、不起火不爆炸的,超大的倍率充放电就是持续横流的条件下进行充放完全没有任何问题并且温升也非常低。我们的标准产品从17Ah、20Ah到25Ah,我们的产品是铝壳。这是不同环境下的充电曲线,从负40度到正55度可以看到我们在负40摄氏度的低温充电容量保持率还可以达到60%以上,放电的容量可以达到70%左右。在55度高温的条件下我们电池的充放电保持率可以达到104以上,性能远超普通的铁铝和三元电池。我们低温性能倍率放电曲线可以看到55度和常温的曲线平台还是比较一致的。在应用场合里面面对的一致性问题其实和温度是息息相关的,因为在整体的电池组里面如果你的电压曲线在不同温度下表现出来的是曲线偏差过大的话那你的一致性也会偏差过大一些。
接下来讲讲我们的长循环,其中是在5C充5C放的条件下也就是12分钟充满和12分钟放完的条件下在100%的全充全放的条件下两万次循环之后我们的容量保持率可以达到额定容量的85%。接下来就是我们讲一讲我们的超高安全性,因为超高安全性很大情况下取赖于负极材料因为采用的是碳酸锂体系。产品经过枪击之后是不起火不爆炸不冒烟的。我们的产品也是经过了各种的单体和模组的试验,产品是不冒烟不起火不爆炸的。讲一下超大的倍率这是我们在轨道交通上的案例,我们在11C充的情况下可以看到11C而且只有横流没有横压,我们在11C的充电容量可以达到额定容量的90%也就是在5.5分钟内可以充到额定容量的90%应用工况,值得一提的是我们做的是轨道交通上模拟充放电我们可以看到我们在经过了循环,就是一直在循环11C充6C放工况条件下温度维持在23摄氏度。那么就证明我们在这种快充的条件下我们的温升几乎很小,由于温度急剧上升带来的负面弊端在这里面就不会体现得到,因为几乎没有温升。
博磊达基于超级电池配置管理系统为客户提供定制化的储能电源,可广泛应用在通信基站、IDC机房、储能电站等领域。我现在就说一下,因为各位都是通信行业和储能行业的专家,谈一谈目前现有基站中储能多以铅酸电池为主,随着时间的验证铅酸电池存在几大问题。第一个是电池更换比较频繁,第二个是空调的耗电量高,第三个是偷盗丢失严重。其中空调耗电量高是因为电池温度的适应性比较差,在高温、低温地区如果想保证期性能和寿命就必须长时间开启空调制冷和炙热,空调耗电量成了运营商大额支撑项,所以维护电池正常工作成本非常高。基于以下并且中国移动出了一个联合的研究报告,他们就认为对通信电源蓄电池使用范围比能量寿命对环境的影响提出了更高的要求。基于以上的现实情况传统的铅酸蓄电池在基站规模愈发庞大的今天无法适应时代的要求需要更加安全、稳定、节能、环保的新产品解决以上问题。那么我们就推出的是我们的超级电池就是太锂电池超长的寿命十年一更换,第二超长的工作范围可以减少电池正常工作维护成本,超级电池内置GPS降低后备电源的被盗风险。我们基于超级电池配置管理系统为客户提供定制化的通信电源,我们拥有体积小、重量轻支持大电流充放电、模块化、标准化设计,可靠的电源管理系统对电池的工作状态、参数进行实时监控,系统运行安全可靠。这是30Af的通信电源,这是48V300Ah的室内开放式通信电源,500Ah的室内开放式通信电源。室外一体化通信电源,我们希望能够帮助空调耗电情况减少,那么这是我们公司开发的软件平台系统。我们是基于超级电池的储能用BMS人工智能系统打造的一款用于通信基站储能电站等领域的智慧储能系统。我们的命名叫赛思通过人工智能数我们希望能够做到空调节能、错峰用电以及通信设备能耗监控等特点。我们通过对耗电量、温度、信号强度等数据进行挖掘分析得出时间和使用场景相对应的温度场、能耗场的时间空间分布规律,通过对用电能耗、长庚能温升进行预判实现用电的精准控制,从而达到空调节能、错峰用电、通信设备能耗监控的最终目的。我们可以使用场景进行分类,二类场景就是室外温度较高室内热度发量大切不均衡的条件下智能空调的使用时间,然后空调节能75%左右。因为基站也有不同的,有的配备的有空调有的有新风和热的交换有的是不配备的,那么它有一系列的空调系数。我们做出了一系列的系数和测算可以计算到北京的峰谷电价波谷0.4波峰是1.3元每故平均0.9元每度为参考,基站不配备新风配备空调,我们是基于5次的错峰用电来测算,一类场景里面我们可以节约空调的耗电量是27594元,二类场景下能节省电费20695.5元,在通过我们的错峰用电计算每年可以给他们节约32324.4以及25000元左右的电费。
接下来我们博磊达的超级电池储能电源目前在通信基站行业拥有较成熟的案例。我们在四川、江西、广西铁塔、移动、联通、电信公司设有样板站,我们的产品用于某太阳能站、频繁断电站、拉远站、室分站上保证环境恶劣地区的通信安全,谢谢大家。
成光:大型数据中心蓄电池规划与应用中的痛点及展望
天津惠普数据中心设计工程有限公司总工程师成光
成光:各位好!很荣幸受到大会组委会的邀请。我们是既高兴也紧张,因为我们是设计规划使用单位,如果说一个优秀的数据中心它的成功其实最后落地的是我们有优秀的产品,所以说储能行业每一次技术进步都会深刻的影响到数据中心的规划设计以及最后的成功。我的演讲有三部分,第一部分介绍一下我们是谁,第二部分回归到本届大会的主题有关蓄电池方面的痛点跟大家分享。第三部分是有一个小视频向大家分享一下我们在数据中心方面的规划和实践。
我们是谁呢?我印象里我们是第一次参加本届大会,我们叫天津惠普设计中心工程有限公司,大家印象里面惠普是一家IT公司,我简单给大家回顾一下我们是新华三集团紫光华山科技服务有限公司,能够提供从砖头到芯片的一站式数据中心服务,涵盖咨询、设计、实施到验证的数据中心全生命周期。我们提供的服务没有变化,因为我们的前身是惠普数据中心部门,大家印象里面惠普是一个IT公司,在2008年惠普通过收购了一家美国数据中心数据公司UIP从而能够在一个很高的起点上进入数据中心咨询行业,同时开始了在中国的数据中心方面工作包括咨询方面的工作、包括实施的工作。在2010年惠普在天津注册成立了天津惠普数据中心设计工程有限公司作为在中国开展数据中心设计咨询的窗口,这家公司是惠普在全球的两个设计中心足以见证惠普在对中国市场的重视。在2014年、2015年的时候大家了解惠普分拆成两家公司,其中天津惠普作为工业方面的咨询业务自然进入了惠普企业HPE,2015年5月紫光集团战略性投资和惠普组建了新华三集团。我们天津惠普作为优质资产也注入了新华三集团,也就是说在两年多的时间里面我们团队经历了三个品牌转换,但是我们服务的内容没变、我们的承诺没变,我们的团队还是原来的惠普团队。这是大体介绍了我们目前叫紫光华山技术服务有限公司目前的服务范围,包括目前的工业服务器以及行业的解决方案以及网络产品。其中网络产品,新华三网络产品在中国工业服务器方面网络产品占的是市场第一位,我们技术服务这块也就是惠普数据中心咨询在国内外资是最大的团队。
下面介绍一下惠普对数据中心方面领域的贡献。惠普因为刚才介绍了我们是通过收购了EYP公司增强了我们在数据中心咨询方面的实力,我们惠普做了哪些工作呢?我们在参编了相关数据中心,在座各位可能有了解我们数据中心相关标准的,有关942是美国的电信行业数据中心标准,另外有关美国的暖通协会数据中心行业的标准。Uptime这个组织目前在国内开展非常好,很多数据中心非常认可Uptime的认证,以及绿格有关节能方面的白皮书。惠普参与了绝大多数有关数据中心方面权威性标准的编制。这是介绍了新华三惠普数据中心服务范围,其中包括了规划立项设计阶段、施工阶段、验收阶段以及运行阶段全生命周期的服务,因为新华三或者惠普是能够提供从砖块到芯片全生命周期的不光是IT产品到规划和实施到验证都可以提供。下面这一个板块是回到本届大会的主题,当然各位已经都是专家了,从规划设计角度来提出我们在数据中心规划设计里面有关蓄电池模块我们的一些痛点跟大家共同交流。
UPS设备以及以它为核心的整个供电系统是满足数据中心供电质量最核心的部分,而蓄电池又是系统里面最重要的组成之一,是很多供电系统的最后一道屏障。UPS系统的故障中与电池有关的原因占了30%这个比例非常高,因为我们电池的数量比较多,大家可能通过可靠性分析来讲我们的元部件数量越多可靠性越低所以说对电池有关的故障原因占数据中心总故障比例至少在UPS系统里面的故障比例占30%,目前蓄电中心的蓄电池技术还是以阀控铅酸蓄电池为主。我们也查了一些资料,目前中国的铅酸电池已经占了全球产能的三分之一,也许现在还有些更新,其中除了我们新能源汽车的发展以外,另外我们在UPS电源市场上的快速增长也会带来电池的增长。UPS本身其实是大量使用在数据中心行业,随着“互联网+”、云计算、大数据等上升为国家战略进一步加快了数据中心行业的增长,带动了数据中心基础设施相关设备的增长。我们为什么提这个呢?其实数据中心对于电池的应急时间要求不是太长,因为我们要解决柴发启动之前以及负载投入的过程要解决这个后备时间,我们看过这几分钟以后我们的柴发启动了就能够带动整个数据中心负载,所以对于应急时间的要求不是这么长,所以说我们目前来讲大部分规范的要求15分钟,其实是有一定的冗余。但是对于短时间恒功率输出对它提出了要求,另外就是高能量密度因为我们数据中心一般UPS都是大功率,另外稳定性、防火阻燃、一致性、便于安装和扩容、便于维护和更换长使用寿命这些是比较宏观的我们理解数据中心的电池具有的性质。下面介绍我们自己的规划设计过程中的痛点,目前规划设计大型数据中心电池间面积不完全统计我们有些经手的项目,因为占总建筑面积的3%-10%,当然这个主要是T3以上的等级和数据中心。因为我们大型数据中心总体面积比较大,现在目前云计算的园区动辄几万平米、十几万平米,所以对于这么大体量的数据中心来讲的话我们的电池间面积就不是一个小数,我们是从现象来提出这个问题和行业同仁们一块商量来交流。对于越来越多的IDC数据中心而言,机房面积可以说是寸土寸金所以我们在规划数据中心或者IDC的时候往往我们会面临一个问题,就是如何最大化的提高机房面积,尽量减少基础设施的面积。如果电池技术能够有些质的飞跃,因为目前我们的铅酸电池占比确实不小,大家看右面的案例我们用一个整层平面来做的电池间,这个是我们的案例确实占地不小,如果是将来比如说锂电技术的发展性价比提高尺寸和占地越来越小,将对未来数据中心的规划设计产生积极的影响,对IDC行业这个是大家如果下面有搞规划设计的同志我们每次做IDC规划其实都在挑战平面和空间利用率的极限,能最大化的出机柜数就是为业主创造价值。
第二个痛点就是介绍一下电池监测系统的应用,因为从我们这些年的设计和工程发现新建机房电池间的系统应该没有太大问题,基本上都会考虑应用。但是有些在用机房改造项目以及一些中等一下规模的机房或者说没有上检测设备,或者说我们采样的数据不足以达到单电池的监测所以存在一些隐患。最近几起机房电池爆炸火灾事故也可以看出早期监测防患未然的重要性。底下有一个数据来自于国外的行业调查机构数据,金融行业如果机一小时损失150万美金,电信行业宕机一小时损失200万美金,所以说如果是和有可能产生的系统损失或者说直接的经济损失以及无法统计的声誉损失和无法用金钱来衡量的损失以外政治经济损失,如果刨除那个以外我相信电池监测系统的这一点投资还是非常有价值的,因为损失确实太大了。第三个痛点是我们在规划设计的时候经常会遇到有关电池间是否防爆的问题,当然目前包括我们自己看行业设计院基本上也都参考了一些电信行业的做法。我们这举了两个规范是支持电池间步放爆的,YD50032014通信建筑工程设计规范第7.9条,蓄电池室的设计提出选用阀控蓄电池的时候我们的建筑做法也就是地面、顶面、棚面的要求做设计,从另外一个角度说它是可以按照不防爆来理解。国标GB500552011年的通用用电设备配电设计规范是提出除固定式阀控密闭铅酸蓄电池以外其他的铅酸电池与充电是不宜装在同一房间内的。其实普通UPS设备是不防爆的,另外大家注意GB501722012《电气装置工程安装蓄电池施工及验收规范》我们有3.0.7条蓄电池室应采用防爆型灯具、通风电机,室内不得装设开关和插座。这条里的说明主要是提到为确保人身安全、设备安全,本条规定为强制性条文。主要的思想是蓄电池室整个电力装置设计要求按照防爆炸性气体环境设计,我们把三个规范列举出来就是说我们也希望有关规范在将来修订的过程中能够尽量统一然后也要考虑到数据中心行业的发展以及储能行业电池技术新技术的发展。还原规范、标准本来的指导意义。如果按照这个来理解我们绝大部分的数据中心或者说通信机房都存在问题地因为我们的UPS和电池发在一起了那UPS防不防爆我们需要规范做一些更多的研究或者提高,这方面其实是造成规划设计以及各地消防审查、验收存在尺度不一的原因之一,因为规范本身有毛病。
第四个痛点是我们铅酸蓄电池的寿命普遍在5-6年,可能2伏的到了七八年。如何更好的与数据中心生命周期匹配从而降低总的应用成本,下面是整个数据中心的生命周期,假定是以10-15年作为数据中心的整个生命周期来看的话我们的电池系统长和短我觉得都差强人意。如果是我们的电池技术能够和我们的数据中心生命周期能连上,那我们在15年的生命周期结束的时候其实我的UPS也完了,我的所有的电器设备也都到了生命的终期了,电池再好也没有用,所以说能够和我们的数据中心结合起来专门针对数据中心做相应的研发,这个需要的是非常大的。如果按5-6年来理解我们也得换两次,如果按照7-8年来理解我们也得换一次,当然其实这是一个希望,如果是大家也都了解就是我们也看到一些企业的报道预期2017年是数据中心锂电应用的元年我也是挺期待这一点,如果说锂电池技术能够解决这些问题另外它的长寿命能够和数据中心的生命周期结合,总的应用成本是可以计算的,不是说只是考虑出投资这一块,应该用整个的生命周期来计算。一是技术进步,另外是科学运维和监测,刚才我们听到了电池均充技术其实对我们有很多启发,我们在后期的运维以及保养这块如果是能够达到一个非常科学的运维,其实也是延长了电池的寿命。这一点也是能够和我们的数据中心整个生命周期理念吻合。下面一个特点是蓄电池对环境耐受性能的问题。我们目前是把25度作为它对于环境温度的要求,右边这张图显示如果是25度以上的话每6-10度寿命降低一半,尤其是到40度以后我们的寿命衰减倍数是几何极的上升。左边这张图是我们的低温性能,如果是阀控电池的话在低温的情况下也是很加快容量加速降低。也就是说在东北地区温度很低的情况下咱们开车冬天启动有时候会困难,就是在低温的情况下会有这个问题,我们容量降低了。对于我们数据中心而言可能各位都是专家,具体的指数、具体的数据我们不说了,如果是能够在高温阀控蓄电池上有一些突破,当然我们也看到一些报道就是说有一些在基站已经有人用高温阀控电池。如果说在阀控电池上能够在数据中心进行大规模应用包括价格的性价比提高我们在电池间的空调系统解决甚至于可以通过通风来解决换热问题,所以在电池间的空调节能上面这就有文章可做了,我们不光是看我们的初次采购成本还考虑到对于空调系统的节能,所以综合下来这是有意义的。这是UPS及电池厂商二次深化的过程中连接的线路,包括连接条和直输电缆是否满足我们的要求,可能成为事故的故障点。这里面涉及到厂家二次深化设计的时候这一点是特别需要慎重的,因为这里面可能在图纸上不一定体现而是存在于二次深化过程中。右边是媒体报道最近发生有关电池蓄电池起火的图片,所以说电池的事故因为电池的环节引起连锁的事故包括UPS故障最后导致系统的宕机,我觉得电池系统还是非常重要,应该要引起重视的。
最后一部分是向大家介绍一个视频,向大家展示一下我们团队利用BIM技术进行数据中心规划设计的介绍,希望大家能更多的了解我们。我们愿意和储能界朋友一起努力推动行业的发展,谢谢。
沈启鹏:蓄电池预警仪在储能电源系统中的应用
南京鼎尔特科技有限公司技术总监沈启鹏
沈启鹏:谢谢主持人。刚才我也听了成总对数据中心的介绍,我自己也是收获颇多。刚才成总说了很多对数据中心站在用户的角度对电池的一些感受还有一些痛点。其实刚才成总说的很多痛点我们公司也有很多的共鸣,鼎尔特公司是一直在为储能行业的后备电源做监测、维护、预警和管理的很多工作,我们在这个行业已经深耕了十年左右。下面我就给大家分享一下我们对于储能行业电池使用过程中间和应用过程中间的一些感受、想法和我们的做法。
其实我们跟很多的用户在沟通过程中,我们也发现其实我们最后总结下来就是我们的用户对电池的需求到底是什么。我们最后总结下来其实用户对于电池最本质的需求只有两点,第一点就是我的交流电停电了之后我的电池一定要把电给供上来而且是必须100%把电供上,第二点是能够实现节能的供应,我们现在包括运营商、数据中心大部分的电池应用基本上都集中在第一点就是所有的电如果市电一旦停电之后我们的电池要确保100%能够减少。那么储能通信电池使用可靠的前提是什么呢?第一个就是我们在使用的时候电池一定是要充满的状态,而我们在使用过程中间很多时候发现电池并不是充满状态,电池充满有两个定义就是我们在后备电池的时候第一个这个电池要能够充满到设计容量,同时还必须是充满电的状态,这个概念说的理论一点就是SOH必须是100%还包括我们的SOC也必须是100%。第二点我们的电池一定是好的,电池好的意思就是说电池质量一定是好的,电池很多参数要符合标准,电池在运行过程中间必须符合要求。电池是好的时候刚才听陈总在讲他报告的时候实际上电池好和不好跟很多电池事故是有很大关系的,现在电池使用现状是否能单位用户的要求呢?我就在这做了一些分析。首先如果说我们的电池能够充满电并且电池质量是正常的话,那么大家完全可以放心使用。第二点就是如果电池充不满电的情况下电池的各项参数是正常的情况下,那么这里面就有需要分析的情况。第一个如果电池充不满电那么它的参数也是很正常的情况下,那就有可能整组里面有其他意义上电池的拖累,就是电池均衡技术里面讲的一点如果说有一些电池是异常电池那么内阻过大的时候在整组充电的时候这节电池一定是先充满电的。先充满电的时候如果整组电压到达了浮充电压的时候那么充电压就会把均充电压转为浮充,这个时候我的那节号电池就会一直处于欠充的状态。
第三就是电池能充满但是电池质量不行,或者说换一种说法就是电池的基本参数不符合国标的要求。这里面有一个案例是什么呢?就是我简要的说一下。这是一个电网的用户他们电网会对电池每年做一次核对性容量放电,他们在最近做的核对性容量放电的时候整组都满足了容量要求,那么在最近一次放电时候在一个月之内又对电池进行了一次巡检,巡检发现10号电池电压道路了17伏那么我们都知道12伏电池应该在13.5伏,那么又对电池进行了例行检查,这个时候整个电池组的电压是238V断电压,充电电压243V,从整个蓄电池组的回落来说我们也可以判断电池组是正常的。但是电电池电压是不正常的所以我们又进一步对该节电池是否异常进行了判断,我们把充电模式设成了均充电压控制在254V,这节电压在258V。我们充电的时候充电电压在254V而电池断电压在238V有这么大的电压差的时候,我们的充电电流为零,说明这一节电池是有很大问题的,那么我们及时对这些电池进行了更换,更换下来之后对内阻进行了检测,内阻接近于无穷大,通俗来说这个电池就是内部短路了的。一般正常电池只有4-5毫安,我们设想一下如果说这些电池没有被及时发现我们的直流系统如果一旦断电的话整个电源是供不上电的必然导致失电和信号中断这就是能充满但是电池信号有异常,如果不对电池参数做分析的话很多问题和隐患是隐藏在内部的我们是发现不了的。
最后一个就是电池充不满和电池参数异常的情况下,就会出现刚才成总给大家分享一些事故的情况,无法放电、爆炸、漏夜这些情况比比皆是。亦或是这样子,也或者是这样子,或者就是上一个新闻的情况。这些情况大家在网上搜搜都非常多,那么刚刚我们的用户在使用电池的时候是不是完全没问题?这就是对大家做的总结,实际上在电池使用过程中间并不是那么完美也不是那么美好。电池使用的现状为什么会有这么多问题呢?我们自己通过跟用户不断的沟通还有我们自己在实际过程中间的一些应用,我们发现其实电池只要不行不是这么回事,你说充电没充好也不是这么回事,我们发现电池在储能后备的时候它有两大系统,第一个就是电池一直是在浮充状态,基本上不怎么用。第二个电池是串联使用的,在储能后备的时候如果这两个使用特点加在一块的话如果说这一组电池有一节出现了问题或者说有一节失效容量有一节衰减那么整组肯定是失效的。第二个就是单节电池间互相影响,就是刚才王总说的均衡技术单节电池检出限影响这就是储能行业电能使用特点造成的问题,不能怪电池本身有问题也不能怪电池电源有问题,使用的特点就造成了电池会出现这样的问题。所以我们怎么能够提前发现这些电池组中的问题呢?首先我们必须全面掌握电池组内各个单体电池的质量参数,这个质量参数必须要包括了国标要求、国际标准要求,有些标准里面没有要求的我们还要尊崇一些行业的共识。第二点我们需要通过大数据平台来分析,首先通过横向分析,一组电池每个单体通过单一参数的分析、历史数据分析,同时我们还要通过纵向分析,一个电池多参数在不同时段的对比分析。这样才能确定电池是哪个部件有问题。发现这些问题之后我们怎么样处理这些问题呢?我们可以利用各种分析报表尽快汇报,最终做到的就是把它及时更换掉杜绝事故的发生。以上是我们对电池在维护过程中的看法和想法还有我们过往过程中间对电池的认识和理解,现在有哪些单位在和鼎尔特一起解决这个问题?第一个就是金陵石化的总降变电站他们用的是两组220伏电池,他们用的是阳光的电池,他们其实用的电池质量应该算是比较好的,但是还是希望能够把整个电池系统参数能够全部纳入到综合监控系统里面去。220伏总降变电所的电池是属于动力电池或者说属于设备电池,他们的合闸和分闸都要靠这个来供电。这个电池不是后备而是设备,设备电池不能有任何问题。第二个就是南京地铁的很多线路综合监控系统都需要对电池进行一些监控,因为通耗系统是整个系统核心的专业,如果没有通耗整个地铁运行信号都是属于中断状态,电池对他们来说非常重要,电池不能没有电而且停下来电的时候电池必须保持运营30分钟以上。第三个就是电网公司,电网公司跟刚才金陵石化的需求是基本上一样的,所有的合闸分闸母线都需要有电池来提供动力做合闸操作和分闸操作,如果没有电池或者说电池提供不了电力的话这个时候如果说有一项短路的话,这个时候如果分闸分不了整个变电站就会引起非常大的事故。
这是江苏移动跟我们合作的对于电池进行检测,不光是做检测他们江苏移动还会对电池进行在浮充状态下对电池的容量进行评估,同时在浮充状态下对电池的失效进行预估。大家都知道,如果说我们的电池在充放电状态下来评估电池的SOH和SOC的话可以通过上一次充放电对电池的下一次容量进行预估,但是在我们的储能和后备行业应用情景下,在长期浮充电的情况下如果想预估出整个电池的后备点SOH和SOC的话这是非常困难的。这是给军用作战指挥车做的项目,这是给国家数据中心做的项目。这是在合作过程中间 用户给鼎尔特公司出具很多的检测报告。
因为解决了上述问题,鼎尔特也获得了很多的认可,科技部在电池全生命周期管理领域获得了唯一的创新专项支持,然后在中国仪器仪表学会2016年科技学术奖。这是公司在产品上获得出国出口市场认证的资质,这是鼎尔特公司创始人童国道教授,他今天去北京参加国家安监总局标准制定所以没能赶来。以上就是我代表鼎尔特公司给大家做的分享,谢谢。
主持人:感谢沈总监的精彩授课。下面进入提问环节,工作人员准备一下话筒,大家可以就自己关心的问题提问一下问题,提问问题请先举手。
提问:你好,我想向博磊达的王总请教一下。您在演示里有一个11C充电和1C充电的曲线,我们不太理解,我们看到11C充电的曲线电压比1C充电电压低,这是怎么回事呢?
王燕:因为在快速充电的时候存在一种充电电压平台比较低。
提问:我们正常理解充电是有一个极化的,电流更大的话极化会更大。会不会是这个时候电池的温度更高所以平台更低了?
王燕:我们接着右图里面也指出了我们的温度、温升并不大,就还是根据快速充电的时候离子响应快慢速度是有关系的。
主持人:大家还有什么问题吗?
提问:我想请教一下成总,您这边在做一些大数据中心供电设计,我想请教一下您觉得我们之前介绍氢燃料电池为大数据中心做备电的方案,您觉得在中国是不是一个可行的方案?
成光:我觉得这正是我来本届大会的意义,因为不仅仅是现在行业用的比较多的阀控铅酸电池,其他的新技术也是规划设计行业先学习的东西。希望企业能够提供更好的产品,因为我们的数据中心非常强调可靠性,所以说我希望咱们一起来看看能寻找更好的解决方案,来满足我们数据中心的需要。
提问:那会后我们详聊,谢谢。
提问:我也问一个数据中心的问题,现在有大量的UPS电池,现在有人设想把电池利用起来做一个削峰填谷充放电,我想问一下成总这种方案可行吗?这个电池能做削峰填谷吗?
成光:我在这次大会上也听到了几位专家有关通信电池这方面的内容,包括充电上。其实不光是电池本身,也会影响到配电架构的创新。大家可能谈到很多如何去进行售电如何计量,但是它也会对数据中心主业配电架构产生影响,我觉得这是下面我们需要再探讨的问题。我们要充分的利用电池的空余时间来达到削峰填谷,但是也不能影响到数据中心主业,所以说它对配电架构是有影响的,我觉得这是需要我们再探讨的话题。
主持人:感谢专家们的支持,提问环节到此结束。经过一上午各位嘉宾、专家的授课和全体人员的共同参与,我相信经过本次会议我们所关注的储能产业一定会步入新的台阶。让我们再次用热烈的掌声感谢各位嘉宾!我宣布,今天上午的会议到此结束,请大家有序离场,谢谢。
(本文根据现场录音整理而成,未经发言嘉宾审核)