5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機構、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。

中國鐵塔股份有限公司能源創(chuàng)新中心技術主管、高級工程師鞏欣在通信儲能專場，發(fā)表了題為“梯級磷酸鐵鋰電池實踐應用探索”的精彩演講。

演講內(nèi)容如下：

鞏欣：

感謝主委會。上一屆在蘇州，我介紹了鐵塔公司2015-2016年開始，對相關的梯級鋰電池的探索。當時的情況僅僅是做試點，2017年4月的蘇州大會上，當時鐵塔設置的站點規(guī)模大概幾百個。經(jīng)過一年多的時間，目前經(jīng)過兩期運營，現(xiàn)在投入的電池運營大概3萬組。今天匯報的題目是“梯級鈦酸鋰電池的應用實踐和探索”。分為三部分：

第一，通信用電池組應用分析。常規(guī)把電池分為交通動力和電力儲能，之所以這么劃分，我跟很多電池廠溝通發(fā)現(xiàn)，雖然很多企業(yè)把移動通信作為單獨的分支，往往運行的分支都放在儲能事業(yè)部。大家理解移動通信備用電源基站是儲能的分支，這樣劃分沒有問題。由于通信行業(yè)作為小行業(yè)，在儲能領域占的份額不多，但實際應用中的確和一般的儲能領域有些差別。

通信行業(yè)原有的使用基本是鉛酸電池，我們在基站應用了幾十年的鉛酸電池，但始終讓我們不太滿意，不太滿意的地方是體積大、重量大，溫度適應性比較窄，循環(huán)壽命比較少，放電能力相對大功率來說比較差。但它有一個很好的地方是維護非常簡單，我們通信行業(yè)由于基站的建設非常復雜，如果體積大、重量大，對于搬運和安裝來說是一個很大的難題。溫度適應性窄，基站從天南海北，我們要配置大量的溫度調(diào)節(jié)設備，包括循環(huán)壽命少。雖然現(xiàn)在的電網(wǎng)質(zhì)量越來越或，但我們?nèi)匀挥泻芏嗍∧壳暗脑圏c狀況非常差。有些省每年的發(fā)電費用是以億計算，后期的維護和使用造成很多困難。

磷酸鐵鋰電池從開始的應用，本著在動力汽車上應用。所以開始沒有在基站后備考慮磷酸鐵鋰電池的相關問題，我們考慮體積小、重量輕、適應性比鉛酸好。我們看中它很好的情況是如果基站不好的情況下，使用壽命長，為每年維護替換量造成很好的結果。從另一點分析來說，使用磷酸鐵鋰電池，建設和維護的要求提高了。原來的鉛酸電池很簡單，不需要管它。換了磷酸鐵鋰電池，相應的電子元器件介入，對于維護人員、施工人員的要求提高了，要調(diào)測和維護。

這是我做的基站使用方案測算，以50Ah直流電負載情況下做的測算。從表格對比來說，上表是鉛酸測算值，下表是磷酸鐵鋰測算值。從表格中可以清晰的分析出，我們配置同樣Ah的磷酸鐵鋰電池，得到的放電小時數(shù)高于鉛酸電池，尤其是配置容量比較低的情況下。計算值可能比常規(guī)的計算值得出的結果小，我這個測算值考慮一定的安全系數(shù)后，同時考慮5-6年壽命運行，結算出來的。我希望6年后，這個電池還能跑出這個水平。

第二，鐵塔梯級鈦酸鋰電池的實踐應用，這是主要部分。2015-2016年開始，我們采用三種方式進行分析和應用的對比。從實際應用角度來說，可能沒有太大的方式。無非是把車上的整包電池拆下來進行應用。下一個環(huán)節(jié)是電池包內(nèi)形成幾十伏的模組進行應用。可以直接拆，重新篩選分組，進行應用。我們做了相應的嘗試，從實際情況來看，應該是最后一種用得最多，我們對前兩種做了分析，下面會對這三個方式進行詳細的分析。

首先是電池包，電池包的直接應用是行業(yè)內(nèi)進行梯級應用時，很多行業(yè)內(nèi)和業(yè)界專家建議的方式。其特點明顯，工序簡單、不需要拆解;成本低，無需對電池再設計;周期短，拿來即用。因為沒有用拆解，所以設備操作簡單。我們在實際應用中發(fā)現(xiàn)了問題。原先電池廠、電車廠生產(chǎn)時，生產(chǎn)出來的電池種類太多，形狀各異、接口定義、位置及電壓平臺容量等都不一致，我們規(guī)模應用時，每一個包都要進行針對性的方案設計，才能應用到基站上，否則無法使用。狀況不一致，每個電池包退下來后，性能和容量內(nèi)部差異大，無法形成同類型的比較。原裝管理系統(tǒng)不一致，各個車廠和汽車，電池長開發(fā)出的電池應用于動力汽車行業(yè)，我們通信用的管理機制無法應用。里面相關的協(xié)議及策略等保密的東西，我們拿不到。造就我們無法用原裝的系統(tǒng)，實際應用到通信行業(yè)中。由于通信行業(yè)備用鋰電是直流48伏電壓等級，造成目前車用動力電池等級的接口和電壓不一樣，我們要加裝電源轉(zhuǎn)換裝置，把高壓變成低壓使用。

我們發(fā)現(xiàn)直接應用這個模式要邁三關，一是檢測關，我們能否快速通過檢測，得到電池包里的實際電池狀況，根據(jù)檢測結果對電池包應用采取相應的技術方案;二是研制出整套系統(tǒng)進行管控，BMS的研發(fā)，目前情況下無法統(tǒng)一研發(fā)出一致標準化的BMS。我們可能要單獨研發(fā)BMS，甚至對每個包的管理策略進行調(diào)整;三是行業(yè)內(nèi)轉(zhuǎn)換模式電源比較少，我們要變換為適應的電壓等級，再對先后端電源進行管控，才能應用電池包。雖然這個東西的前端沒有花代價，加上后端的內(nèi)容后，成本一點也不低。

另一個問題，大電池包是30度或者40度的，如果拆到模組級或者重新篩選，30度或者40度的包篩選出來的內(nèi)容，可能用在3-4個基站上。如果直接用一個大包，只能用在單獨的基站上，對我來說成本提高了，而不是低了，除非把它用于儲能或者削峰填谷。削峰填谷或者儲能，我要增加別的系統(tǒng)。這個方案從實際應用角度說，既不便宜，收回成本也很高。2017-2018年，我們基本沒有采用這個方式。

模組方案，由于上面大包的情況，把難度從幾百伏降到幾十伏。面臨的問題是同樣的，模組的檢測、模組針對BMS的開發(fā)以及模組針對電源轉(zhuǎn)換裝置的應用，這套應用下來后，雖然我們比原來的方案會好一些。但是從現(xiàn)在我們跟行業(yè)內(nèi)的企業(yè)交流結果來看，很多企業(yè)即使拆到模組級，它對檢測結果也沒有把握，對模組級也沒有把握，不知道模組可以用到什么程度。從2017-2018年的實際應用中，溝通企業(yè)只有1-2家，對后同意它采用相關的技術方案，給我們提供貨源。我們大部分應用第三種方式——把所有的電池拆解到單體進行應用。

這個應用方式跟行業(yè)內(nèi)企業(yè)溝通了很多，這個方案從根本上講，被大家詬病的重點是拆解成本太高，拆解成本占很大一部分，由于拆解的損壞，電池變少了，而不是變多了。個人認為這是梯級電池真正應用的方向。雖然梯級電池拆解麻煩，把它拆成單體電芯后，重組分類可以應用到不同的廠子，這是把梯級電池最大化應用的最好方式。前幾種方式，目前來說短期內(nèi)無法拿出可以整合的方案。這個方案目前是業(yè)界統(tǒng)一的認識，工序復雜，拆解成本高，多次循環(huán)，周期長，最后定義出電池的安全容量。大家說這個方案不好，但從實際客戶的角度來說，我認為這個方案是最好的。它真正能貼近客戶的需求做相應的內(nèi)容。

這是三種方式的對比分析，從目前的分析來看，由于前端的制造企業(yè)標準化沒有走到一定程度，造就目前的一些問題，在于后端使用方來說需要快速解決，并得到標準化應用產(chǎn)品，存在很大的影響。從2017年鐵塔大規(guī)模使用梯級電池的方案后，經(jīng)過大半年的研究，絕大部分廠家仍然走第三個方案，拆解單體，重新重組。

這是目前行業(yè)內(nèi)的電池現(xiàn)狀，我們在實際應用中出現(xiàn)問題，使用方希望產(chǎn)品越規(guī)格化、越標準化越好。反饋的情況是電池規(guī)格、形狀、大小都不一樣。面臨組成的梯級電池包形成統(tǒng)一的規(guī)格和標準化，難度太大了。我開始時按照原來的模式定了一套產(chǎn)品的容量規(guī)格體系，是按照新電池放寬一些容量進行定制。廠家反饋不行，這樣定沒法賣。梯級電池下來的容量不一樣，75的不能按50的賣，太虧了。90不能按100的賣。所以我們劃成這個模式，這個還不夠。在最近談判中，有廠家提出5Ah一劃檔，這是我們目前實際應用中遇到的問題。在全國應用中，省市公司的壓力非常大，因為給我們供貨中出現(xiàn)的問題，前10兆這個廠家的電池可能是小圓柱電池，后10兆是方形電池，這是目前在實際應用中遇到的情況。

經(jīng)過談判，我們跟廠家簽訂的合同到1G左右，供貨容量達到這個規(guī)格體系，無法標準化。我相信后面談判的廠家，容量和規(guī)格會增加。

我們對磷酸鐵鋰電池的預期，我說的是成組指標。鉛酸電池成組指標是百分百DOD100次，我就新磷酸鐵鋰電池跟通信行業(yè)的專業(yè)檢測機構進行溝通，他們認為比較可信的指標應該是100%DOD。由于梯級電池是應用完一手的電池，我們的目標應用在400個循環(huán)左右，作為備用電池。

從把控體系來講，我們修正的原來的思路。我們和廠家溝通過程中發(fā)現(xiàn)，原來標準化的路走不通，電池太多，規(guī)格、種類、樣式、形狀、使用的情況不一樣，造就電池的單體千差萬別。原來我們定標準是一致性、內(nèi)組、壓差等標準化指標。如果我們按照標準化的指標，可能對我們的應用造成不好的情況，我們沒有電池可用。按照這個篩選，我們的量更少。目前來說，行業(yè)內(nèi)可以給我們提供電池的廠家不多，我們大量聯(lián)系相關的汽車制造行業(yè)的汽車廠，給我們的感覺是絕大部分汽車企業(yè)并沒有做好梯級利用的準備。目前來說，我們主要供貨商是電池廠。我們希望把汽車上下來的打包，目前存在瓶頸，下來的量不多。我們每年有新建和維護兩大類電池需要進行應用，我們需要大量的電池。目前階段，如果汽車廠不能在這個階段給我們電池，我們就面臨斷建設的風險，這個風險是誰也無法承擔的。雖然我們目前仍然積極的跟汽車廠溝通和協(xié)調(diào)，目前主要的供貨商還不是他們。

這是我從技術規(guī)范書摘抄的指標，我們期望把磷酸鐵鋰梯級電池用在零下0度-45度的條件下。我們希望磷酸鐵鋰電池成組是16串的，而不是海外通信行業(yè)15串的標準。循環(huán)次數(shù)要求標準工況下是400次。我們對BMS做了統(tǒng)一的要求，但要求是不夠的。畢竟通信行業(yè)使用磷酸鐵鋰的時間比較短，對很多內(nèi)容沒有真正深入挖掘和研究。我們?nèi)匀灰罁?jù)通信行業(yè)的慣用使用方式，比如從外觀上和管理功能上，統(tǒng)一通信行業(yè)的協(xié)議要求上、統(tǒng)一監(jiān)控內(nèi)容和抗干擾等要求上定了一些內(nèi)容，我認為后期在這地方需要大力的挖潛。

這是目前應用時間的內(nèi)容，要求梯級磷酸鐵鋰電池所能達到的保修年限和目前供給鉛酸的價格一致，6年保持一致。我們從2017年中到年底進行廣泛研究，2018年初進行相關的采購談判。相關采購談判，控制在0.7元每瓦時，這是2017年時間，經(jīng)過跟車廠、電池廠的大量溝通后，我曾經(jīng)測算梯級電池成品價格是0.75元的水平。隨著梯級電池市場供應量的提升，價格有所下降，所以我們定0.7元每瓦時。

從本圖可以看出，紅色部分是目前給我們供貨的廠家區(qū)域，我們希望得到就近供貨，就近對各省解決問題。從目前的情況看，全是空白。我們期望的點對點或者省級之間問題解決，可能需要后期進一步優(yōu)化才能進行。

第三，技術發(fā)展的設想。從前端電池包和模組規(guī)格標準細化，國家早已意識到這個問題，不斷進行標準的頒布。從應用到市場來說，我認為這些標準需要進一步細化，才能給我們后端企業(yè)的梯級應用打下來好的基礎。BMS相關控制管理也應該有細化的內(nèi)容，原來通信行業(yè)的使用是被動的，主要考慮成本的壓力。從現(xiàn)在的情況來看，如果我們將來在通信行業(yè)要做儲能、削峰填谷、新能源，主動型的BMS是我們的首選，其管控能力和協(xié)調(diào)能力導致我們將來大規(guī)模的并聯(lián)和串聯(lián)使用。這一點是將來主要研究的方向。

目前來說，由于各個廠家制造的電池情況不一，我們需要找一些快速、簡便、有效的手段，對電池進行鑒別。目前沒有權威的機構，可以拿出我們共同認可的方式檢測電池的好壞程度。當然，有人設想將來通過梯次管理平臺的建設和全生命周期的管控，邏輯上是沒問題的，等到它功能強大仍然有很長的路。目前我們的管控平臺只能做到監(jiān)，做到控的能力還很弱。我們下面的研究要更細化，更貼近實際，對梯級利用作為國家綠色產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)的體現(xiàn)，才能得到更好的實際應用。謝謝大家!