5月24-26日，由中国化学与物理电源行业协会主办，200余家机构共同支持的第十一届中国国际储能大会在杭州洲际酒店召开。本次大会主题是“坚守储能安全底线，推动产业创新发展”。

在5月25日上午的“储能安全与标准检测认证”专场，湖北亿纬动力有限公司总监蒙玉宝蒙玉宝分享了主题报告《储能系统安全设计与实践》。经演讲人本人授权同意，小编整理了演讲速记，并将速记内容分享如下：

蒙玉宝：各位行业专家、同仁，大家上午好！

因为最近大家对安全比较关注，我也是从产品开发、产品设计本身看安全方面做了哪些工作，跟各位行同仁汇报。

主要分为三个方面：一、全场景系列储能产品；二、储能系统安全设计；三、项目案例。

一、全场景系列储能产品

这部分内容叫全场景系列储能产品，因为亿纬针对应用场景进行细分，不同的产品匹配不同应用场景。我们理解电池和系统本身的设计要和场景匹配，而不是说一款产品能够满足所有场景的需求。

我们的应用主要分为几大板块：1.电力储能，是电网侧相关的产品应用，主要从发电、输配电、用户侧进行产品布局；2.通信储能，在传统的通信行业备电或者循环型的应用；3.家庭储能，以及在IDC备电这一块的应用场景。

储能在电网中的功能行业专家已经有很多介绍，在此就不细说，主要是削峰填谷、调峰调频、平滑接入等。

产品系列，相关标准介绍当中也说了产品主要分为功率型、能量型。因为从电力储能本身来理解的话，一般都为循环应用，而且对循环寿命要求比较高，在循环型的基础上我们会分为功率型和能量型。我们针对不同场景划分，功率型主要有50Ah以及90Ah，最高倍率可以达到5C。能量型是主打大容量电芯，280Ah以及还有300Ah以上。目前来看，针对功率型主要应用场景为调峰、调频，目前采用风冷设计，模组串并联有1P8S、2P4S，pack一般是16S，零部件都按标准模块化设计，可根据不同的串并数、容量、电压、尺寸要求快速扩展设计。大家看到我们的pack都是16S。很多同行会问为什么是16S？因为BMS都是12S/24S/36S，采用16S是考虑到未来像电池用了五年八年之后退役，还可以进一步应用在基站上。因为基站上的电压是48V，所以16S是基于这个来设计，提升产品全生命周期的价值和投资回报率。PACK都是前维护，像风扇以及BMU都可以通过拆除前面板来维护，比较方便。能量型也是风冷的设计，280Ah电芯，也是做到15串（48V）为主。针对风冷方案我们都采用电芯间预留风道的设计，主要功能一是可以更好的扇热，第二是可以阻隔热传导，防止热蔓延扩散。

接下来介绍几款不同应用场景产品的基本性能。这是0.5C的，我们是用280Ah的电芯，1P15S。我们现在储能从电芯到系统都是针对储能应用场景进行开发设计，目前所有的储能专用电芯都能满足循环性能六千次以上。本身280电芯的容量比较大，因为它整个也比较厚，散热这块相对于小电芯来说有难处。目前我们这款产品满足0.5C以下的应用场景，温升大概在6度以内，温差控制在2.1度以内，用在削峰填谷、微网以及新能源发电并网等相关场景。该产品也做了一系列相关标准的测试认证，包括欧标、美标和国标。

这是1C的产品，90Ah，2P16S，该产品从2018年开始批量投入到市场中，主要用在电网调峰以及新能源并网调节。从数据来看，单个PACK做到9.21度电，本身的温控性能能做到温升在10度以内，温差在2.1度内。

第三款是针对大倍率2C产品，50Ah，2P16S，目前主要用在调频以及备电半小时的IDC应用场景，目前两倍的功率测试性能的温升小于15度，温差是2.4度。

这是我们正在开发的一款针对高比能量的产品，主要是采用液冷技术，液冷能把以前风冷使用的风道充分利用，同时可以提高密度，做进一步的结构降本。本身的产品设计相对比较传统的集装箱，单个系统可以做到6个兆瓦时以上，同时可以兼容1500V的系统设计，可以背靠背地安装，消防系统可采用pack级控制的喷淋和全浸没的液体消防方案。

二、储能系统安全设计

因为很多安全事故最终表现出来的就是会冒烟、起火或者爆炸，在此之前它更多是从热失控转变到最终的结果，热失控可能会有一系列的引发因素：像电致热引发，有外部短路、内部短路。内部短路分为生产缺陷导致的一些毛刺或者粉尘，导致内部短路；外部因素，目前很多的针刺以及挤压等等，可以会导致短路。还有电池本身在整个循环过程中滥用热可能会析锂导致串刺隔膜，导致短路。析锂主要是由像低温充放电、过充以等原因导致。热引发也是目前热蔓延测试的方法，就是通过加热来导致电池内部的隔膜减缩、熔化，而导致内部短路进一步引发热失控。这是热失控最终导致起火的大概因素，我们可以从这些因素和过程来看产品在设计和使用过程中可以采取哪些措施。

这是热失控的过程，主要分为三个阶段：第一个是引发阶段，通过加热、过充的热失控的过程，我们对它进行充电，充到一定电压，内部的电锂液会分解，分解会产生一系列的气体，气体达到一定压力，会把电池单体本身的防爆阀冲破，冲破之后会释放出大量气体，会有二氧化碳、甲烷、氢气等气体。因为整个电锂液分解是一个放热过程，同时隔膜有一定的耐温温度，在达到一定温度的时候，隔膜层会卷缩，卷缩导致正负极形成可能会短路，迅速放热，温度急剧上升，然后温度达到可燃物燃烧点，引起起火或爆炸。但可燃气体通过测试，从测试燃点来看，一般会达到600-700度才会燃烧，这是需要有一定的条件。从整个过程，我们可以看到从产品设计本身要做哪些相应的设计？我们这边总结下来可能分为这几大类：一是电池本身的安全设计，第二块是结构设计以及安规设计，像热设计、BMS的控制保护以及整个系统的控制这块的相关设计。

从电池本征，目前基本上基本安全功能都能基本满足，它的整个结构相对来说有正极负极、隔膜以及外壳连接、粘结剂这块，其实对我整个性能都是有影响的。像刚刚说的我有功率型、能量型等等，不同的电池的类型的材料结构都是不一样的，所以我们会从各个方面，从原材料角度会针对不同应用场景会有侧重。

针对热失控，对于生产比较重要的是有毛刺或者有粉尘导致热失控，所以生产管控也是非常重要的。亿纬电芯的生产工厂全部采用自动化的生产设备和过程，整个过程的监控点也有两千多个，包括温湿度、厚度等等都会有相关的监控，所有的数据都是可追溯、可查，能够更高效地支持整个产品的交付。

电池产品做出来之后，我们也会经过一系列的相关安全测试。所以在刚才说的生产上的短期性能测试，下线之后也会做相应的安全测试，包括挤压、振动、火烧、过充等等，而且都要全部满足要求。

从系统的设计本身，因为电力储能可能跟传统其他的应用场景还不一样，刚才提到通信或者家庭储能，电力储能这块更多可能是几千个电芯做成一个系统。所以这一块怎么能够把几千个电芯做好、管理好？因为行业里面也是主推多支路或者模块化的管理方式，我们从电池本身来说电池也是倾向于采用多支路的方案，电池不可能做到100%一致，整个全生命周期过程中衰减的不一致星也会对整个方案目前有影响，把它打散之后可以更好使用它的容量性能，能满足客户的收益要求。

整个系统监控角度，我们有多维的安全监测的云平台，从底端的数据采集，像电压、温度等数据采集，以及中间的管理层、BMS的数据分析以及上层云的计算、数据的挖掘，能够对整个系统进行多维的保护和管理，因为底层更多是说我把数据采集上传，能够做相应的均衡，能够让电芯一致性在可控范围内，避免电芯性能离散化。中间层，更多是从电气回路做相应的保护，最上层可以做相应的运维和预警。目前行业说用主动均衡更好，我们的评估是说无论是用被动还是被动，只要达到均衡效果才能满足要求。同时，我们从整个性用控制策略来看，包括电压、温度、电流以及整个充电的功率，比如说你2C的，你的参数和0.5C的参数不一样，所以我们会针对应用场景会有所侧重地调节参数的控制。

因为充放电曲线以及内阻以及不同倍率的CCV都不一样，而且它在前期，比如你最开始的第一年和第五年的曲线都不一样，所以策略这一块我们也是侧重有变化的参数的调节控制。

从整个系统的故障诊断来说，我们会把整个系统所有关键的点纳入到整个监控范围内，像不一致性故障诊断、绝缘故障、传感器故障、连接件的故障，我们之前碰到过连接件的故障，它主要是在正极、负极或者关键连接点出现过热，这一块我们都会布相关的采温点，能够把风险点及时识别到，还有包括BMS故障，包括本身硬件及通讯故障等等，我们都会相应故障诊断功能。

这是整个云平台的介绍。从中间这个图可以看到本身电气架构的哪个点有问题，另外里面所有的温度点都可以通过3D可视化的视图，可以看到哪个温度点有高温或者有异常，能够做提前的预警与运维。

这是从安全消防的角度，我们目前也是对比了多种消防技术去做相关的测试，目前来看可能水是对降温效果最好的，但是这只是在PACK层级或者模组层级来讲是比较好的。但是从电池系统层级，目前我们也没有验证过，因为有可能说用水会导致短路而引发更大的事故，目前可能这个还要进一步验证。但目前来看，液体降温效果是最好的，像海水降温速度可以达到35度/分钟。

基于比较好的液体消防的效果，我们去年也交付了一套系统，我们是采用全氟己酮，我们会把全氟己酮通过管道通到每个PACK，每个PACK后面有一个电磁阀，比如我检测到有相应的pack温度异常或者检测到可燃气体，我会通过控制系统把电磁阀打开，能够精准地对单个PACK进行灭火。本身的系统我们也是采用多隔舱的设计，分八个隔舱，每个隔舱有单独的消防系统、有单独的温控，这是对安全设计做的比较完备的系统。

三、相关案例

亿纬从2016年开始做储能，总共累计交付项目超过2.5GWh，主要是分布在国内及北美、南太相关区域和国家。这是我们2020年交付96MWh在青海光储项目的1C系统。这是调频的项目，我们除了在广东，还有在内蒙也有其他项目在交付，2C的系统。这是2018年评高的项目，9.6MWh。这是用户侧，累计超过100MWh。

以上是我的报告，谢谢！