10月12-13日，第五屆儲能技術在分布式能源與微電網中應用高層研討會在深圳順利召開，來自行業協會、科研院所、知名企業的代表共300人到場參會。會議由中國化學與物理電源行業協會、全國微電網與分布式電源并網標準化技術委員會聯合主辦。中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會、中國儲能網承辦。TUV南德意志集團光伏及儲能事業部高級技術經理張書博先生，在會上以“鋰電池儲能系統德國新標準VDE 2510-50”為題做了精彩演講。


演講全文如下：

各位嘉賓，女士們、先生們，大家好！我今天和大家分享的題目是“鋰電池儲能系統德國新標準VDE 2510-50”。

鋰電池時間不是很久，鋰電池商業化以后，關于鋰電的丑聞很多，以前大家覺得鋰電很安全，一般不會出現什么問題。但是大家看圖片，有些筆記本電腦用鋰電池，開會的時候就出現一些問題，鋰電開始使用之后不斷出現起火、爆炸、產品召回等問題。各個電池廠開始研究為什么鋰電出現這個問題？比如2016年筆記本電腦起火之后，廠家經過研究，發現鋰電生產過程中有些金屬顆?；爝M去之后，這樣就會造成內部短路，尤其低溫充電會出現吸鋰情況，這樣會產生內部短路，會讓鋰電的溫度持續提高，鋰電溫度高到一定程度會出現熱失控。所有這些情況，包括外部短路和過充、過放、過窄都會出現鋰電的熱失控。鋰電的問題越來越多，大家想了各式各樣的方法，各種電器方面、機械方面、環境方面的，乃至EMC的測試，想到一些測試方案來測試電池在正常和非正常情況下，鋰電池會不會發生熱失控。鋰電池為什么發生熱失控？鋰電池正常工作的時候有一個化學窗口，正常的電壓或者溫度范圍內，鋰電池其實是比較穩定的，如果超出這個范圍之后，超出溫度過高或者過低，電壓過高或者電流過大或者過放電都會導致鋰電池熱失控?，F在鋰電池標準慢慢把充電的上限電壓、上限充電電流還有最高溫度，都要求電池廠家都要列出來，包括放電，新的標準中對放電也有限制。鋰電熱失控的機理，溫度過高，鋰電有些材料在某個溫度點會有一個自加熱現象，外部不加熱，鋰電達到一定溫度，它溫度會持續上升，一直上升到熱失控點，所以鋰電如果在不正確的操作范圍之外使用，它危險性是非常大的。所以說“鋰電猛于虎”。

我這邊有一個圖示，是德國討論的，比如電壓高、溫度高或者低溫等各種情況下產生什么現象。鋰電猛于虎，對老虎大家覺得很可怕，比如去動物園或者野生動物世界不會怕老虎，因為有老虎籠子，人在籠子外面，你不怕老虎傷害。對鋰電來說，老虎籠子是什么呢？最簡單的，當里面壓力高的時候有泄壓閥，溫度過高限制溫度，還有加鋼外殼限制危害發生。在內部，對鋰電基本的結構有隔膜，隔膜是防止短路，但是我們涂材料，當達到一定程度孔關閉，可以限制事故的發生。目前國內的鋰電，180有CID結構，OSD結構，德國方面討論的時候已經列進去，這種結構是推薦的。右邊的圖示，上面有OSD結構在過充的情況下可以實現保護裝置，當你過充的時候，電池鼓脹，可以讓電池內部短路，在2510當中，把OSD結構或者CID結構作為比較關鍵的可以起到防止電池熱失控進一步發生的關鍵元器件。還有PTC，你溫度過高的時候，通過它的阻抗建立高組狀態，限制電流。有些特殊的隔膜，可以在溫度達到130度以上，把隔膜的孔關閉掉，來阻斷充電電流來起到保護作用。還有比較傳統的熱保險絲，你溫度到一定值，可以熔斷，起到類似電流保險絲的作用的元器件。比較傳統的電池，我們一般手機電池都有保護板，通過這個結構來讓你在一定電壓或者過大電流的時候實現保護。

我剛才說鋰電是老虎，BMS就像老虎籠子，怎么建好這個籠子，怎么讓它可靠保護電池系統，這是非常關鍵的問題。我今天要介紹的VDE 2510就是針對如何建牢固的老虎籠子，讓你出現危害的情況下怎么不讓危害進一步擴散。儲能電池標準，我們是最早介入儲能產品測試，2013年左右就開始用最早的標準給很多企業做認證，這是日本福島核電站事故之后，日本對家庭儲能需求進一步增加，出臺一些政策，他們出了一個日本的行業標準，日本在2012年，在這個基礎上變成日本的國標JIS 8715-2，之后通過幾年時間，大概2012年底到2017年，標準才正式發布。歐洲很多客戶對IEC 62619還是有些懷疑，大部分都是做內部短路，內部短路是容易通過的，包括給400N的壓力值，也是有爭議，這個壓力值夠不夠？歐洲那邊會覺得這個產品對鋰電來說發生熱失控的幾率很大，熱失控之后會不會蔓延變得很關鍵。一會兒我會介紹，從我的經驗來說，熱失控蔓延失敗比例比較大，大家都選擇內部短路。他們今年提出IEC 62620，這是必須做的。


2510標準是從風險分析的角度來對鋰電池安全做考核。對于風險分析，實際上考慮兩方面的因素：1、危害發生的程度。2、危害的可能性。危害程度，你這個產品出現危害之后會不會出現起火、爆炸，對人可能造成很嚴重傷害的危害，或者是從危害的發生程度來說會不會容易發生，發生的比例，我們做分析，就把危害程度和危害發生的可能性，就可以看出危害的大小是多少。這個標準對功能安全提出更高要求，根據標準，功能安全是廠家在做BMS開發的時候一定要做風險分析，但是62619沒有給出來風險分析風險到多少是可以接受，廠家自己定，按照2510提出更高要求，比如61508或者ISO26262或者ISO13849，你至少要保證符合其中一項。

儲能電池產生其他的危害，對傳統電池來說都是低電壓，電壓比較低，像手機里面4.2V，這種電壓是安全電壓，對人沒有任何危害。但是到儲能系統級別，我們做過一些儲能電池接近千伏，你不超過這個范圍，總成本不會差別特別大，所以說現在很多客戶把電壓值做得越來越高，高電壓值意味著除了傳統電池的濫用，還有其他的化學危害，還會產生電器方面的危害，超過60V直流，就要防止直接觸電，超過一定的值是要防止間接觸電。所以說按照2510-50的標準，它參考了62477、62109或者61010三個標準，包括對防觸電、機械危害、熱危害、化學危害和其他危害的考核，你做2510，你風險非議的時候都要考慮這些風險才可以。你的產品只要能通過6219相應的測試和相應的評估就可以，第三方不會測絕緣電阻，但是按照VDE 2510-50里面，根據系統電壓要求測試絕緣電阻，測試正負級是多少。根據傳統電阻電器的安全要求規定，比如對儲能電池各種絕緣類型，基本絕緣、加強絕緣等，對不同絕緣位置的要求值，包括對測試部位都有明確的規定。

德國現在非常重視熱失控蔓延，電池當中一個出現熱失控的時候，其他電池會不會跟著出現熱失控，這是很重要的測試，電池和其他電池都開始用這個方法做測試，使其中一個電芯熱失控，看其他電池會不會熱失控。測試實驗室的經驗也很重要，國內大部分是磷酸鐵鋰電池，相對來說安全穩定性很好，一般都是通過針刺，很容易讓電芯發生熱失控。磷酸鐵鋰先對電池過充，然后短路或者五加熱或者針刺，這樣才能使它發生熱失控。這是根據實驗室不同的方法做的總結，給大家參考。

BMS，對于老虎通知，62629有比較放款的規定，BMS不只是在電池上，還可以在系統當中，系統可以實現BMS功能。對于BMS在2510里面是有詳細要求做功能安全驗證的要求，BMS保證電池的操作窗口，前面列的電壓、電流、溫度必須保證控制在這個范圍內，不光是能夠不超過你的限制，有些電池在高溫下或者低溫下，電壓或者電流有些降低。對于降額使用同時也要做驗證。對于軟件的考核性，這可以根據軟件分析做軟件可靠性的考核。同時還有開關檢測，現在國內我做過儲能電池，電子分段德國不是很接受，如果電池已經過充，你雖然保護，通過吸電流，它還在緩慢過充。在德國一般希望產品里面一定有機械分段，比如繼電器，最好有兩個繼電器，兩個繼電器可靠性會提高。同時對傳感器的斷線檢測、聯鎖檢測還有降額功能測試，還有過載期間的電壓監測，還有深度放電和過放電期間的電壓監測等，都有要求。對于其他的測試，比如短路測試，這個有比62619更加嚴格的要求，對于2510要求小于短路電阻更小。對于模組和系統級別也要求短路，它的范圍是10-20。跌落測試處理，要求會更嚴格。撞擊測試、熱濫用等，因為時間關系，不詳細講，大家有興趣可以通過電話或者郵件來做分享。過充測試也有要求，還有過放電測試也有要求。

南德是接觸儲能電池最早的實驗室，我們測試電芯的耐用能力不斷提高，以前很多失敗率很高，現在失敗比例越來越低。盡管電芯耐用性提高，但是電芯不足以完全抵御所有濫用條件，所以BMS還是很重要，有些大客戶在研發階段和我們做交流，對一些基本結構、機械分段、結構方面等方面有交流，如果大家有興趣，要投入儲能電池領域，最好研發階段就要注意到國外的標準，尤其德國儲能電池，雖然電池產量不高，但是測試方法還是走在前面的。

謝謝大家！