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碳中和丨严晓:诊断锂电池安全 实现储能数字化管理

发布者:玫克生能源发布时间:2021-12-08

作为秦创原•2021创合论坛的重要组成部分,主题会议之“碳中和目标与陕西省产业升级转型的机会和挑战”聚焦当下最热话题之一——碳中和碳达峰问题,立足省情实际,为促进经济社会发展全面绿色转型交流互鉴、建言献策。

 

本场会议邀请到上海玫克生储能科技有限公司创始人、首席科学家严晓做“数字储能赋能碳中和”主题演讲。

 

 

严晓,上海玫克生储能科技首席科学家、上海市千人计划专家、香港大学化学系兼职教授、上海工程技术大学特聘教授(退休)。近十年专注研究锂电池储能全产业链的各个主要环节。2018年创办上海玫克生储能,把在上海工程技术大学对锂电池衰老性能、检测和诊断方法的研究形成了在储能产业界独特的锂电池储能系统预诊断安全系统(Prognostics Safety System, PSS)。曾参与中科院苏州纳米所筹建任技术转移中心主任,任华美半导体协会(CASPA)理事,在硅谷磁记录公司ReadRite和Seagate任职,任香港科技大学讲师。北京大学学士、宾夕法尼亚大学博士、CUSPEA 82。

 

电化学储能 

实现碳中和的枢纽

 

 

能源领域的绿色转型对于碳中和目标的实现至关重要。作为“新能源规模化应用的关键技术”,储能是我国未来提升系统灵活性的可靠的选择之一。所谓储能,主要指的是电能的存储,分为热储能、电储能和氢储能等。从技术路径上来看,电储能中的电化学储能的实现需要依靠我们所熟悉的锂电池。

 

严晓认为,解决碳中和的问题储能必不可少,而使新能源变成可预测的储能应满足如下几个要素:“第一,价格不能太高,锂电池基本实现了;第二,具有智能功能;第三,安全可靠;第四,还有一个非常重要的是规模化可扩展。”

 

 

所谓规模化可扩展体现在三方面的价值叠加:发电侧、电网侧、用户侧。在发电侧,包括传统电能侧和新能源侧,储能装置既可以提高燃煤机组的调频能力和经济运行水平,还可以减少新能源的波动性起到促进新能源消纳。在电网侧,储能站能丰富电网调峰调频等调控手段,能够提高电网供电可靠性和设备利用率。在用户侧,储能可以利用不同电价时段的用电电量价差和容量价来消峰填谷和跟踪用电续量,节省电费支出,降低用能成本。

 

“锂电池会改变整个电力系统,它会让电能存储具有经济性。”严晓指出,锂电池储能需要打通从锂电池材料、电芯一直到模组电池包,最后到电站、配电网的整个价值链,才能更好理解技术是怎样产生价值的。

 

储能数字化

追踪锂电池全生命周期

 

 

电化学储能改变了电力行业中电能只能传输、无法储存的历史。锂电池在目前的储能应用中占主导地位,其成本在过去十年也实现了快速下降。

 

但在严晓看来,目前锂电池储能的应用还有几大痛点,包括电芯内部锂离子导电机理不清导致对锂枝晶等安全隐患缺乏有效的措施、串联模组的使用寿命由于一致性问题远低于单体以及对锂电池系统检测缺乏标准导致运维成本往往高于预期。

 

针对行业痛点,根据使用安全、经济性好、运维简单的储能诉求,严晓及其团队研究开发了“电池诊断云平台”项目。“就像带智能手环监测身体有没有异常一样,我们这个平台是在使用电池的过程中从电芯层面的数据流中抓取关键电池参数(key battery parameter, KBP),进而对锂电池做安全性及可靠性的判断,即能对潜在问题提前诊断。”严晓表示,“这是我们做的全生命周期的数字化管理”。

 

 

在理想场景下,“双碳”目标对储能行业是巨大的利好。严晓相信,储能在向智能化、数字化迈进,“从锂电池能源最小能量存储单元到和光伏的互动,我们希望在实现全流程数字化的基础上,延伸到产业应用,为资源拥有方提供监测、故障预警和智能决策等。”


要实现碳中和的宏伟蓝图,离不开储能和可再生能源的协同运营和发展。现在储能这个赛道,已从无人涉足的乡村小道慢慢变成了喧嚣拥挤的城市道路。严晓的数字化储能目标只是其中的一个方向,但我们能预计到的是,科技进步将为储能发展和碳中和目标的实现带来新的想象空间。

 

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