文|光伏頭條?
近日，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)正式發(fā)布《磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能艙早期安全預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)提出的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能艙早期安全預(yù)警技術(shù)，通過聲音（極微壓）、氣體、圖像三級(jí)特征預(yù)警技術(shù)，可以盡早發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能艙內(nèi)部微小局部故障，及時(shí)自動(dòng)判別消除安全隱患，有效預(yù)防兆瓦級(jí)及以上規(guī)模鋰離子電池儲(chǔ)能設(shè)備熱失控、排除由此引起的起火、爆炸風(fēng)險(xiǎn)，將有效降低安全事故發(fā)生率，減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)降低儲(chǔ)能電站的后期維護(hù)成本，增加儲(chǔ)能電站投入運(yùn)行的時(shí)間占比，提高儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)效益。
自2021年4月16日北京大紅門儲(chǔ)能電站起火爆炸震動(dòng)行業(yè)內(nèi)外以來，儲(chǔ)能安全受到業(yè)內(nèi)高度重視，但由于儲(chǔ)能市場(chǎng)倍增式增長(zhǎng)，大量資本、企業(yè)跨界進(jìn)入，儲(chǔ)能產(chǎn)品品質(zhì)良莠不齊，儲(chǔ)能安全的風(fēng)險(xiǎn)在加大。
儲(chǔ)能安全是一個(gè)系統(tǒng)工程，從設(shè)備層面來看，電芯、逆變器、溫控、消防系統(tǒng)均關(guān)乎運(yùn)行安全；從儲(chǔ)能全生命周期來看，設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)維等各個(gè)環(huán)節(jié)，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)給電站安全埋下隱患。
儲(chǔ)能安全既需要產(chǎn)業(yè)界創(chuàng)新技術(shù)、提高品質(zhì)，從產(chǎn)品層面實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，也需要監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)一步完善規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建覆蓋儲(chǔ)能全生命周期的監(jiān)管體系，不留盲點(diǎn)。
磷酸鐵鋰電池更安全
近年來全世界各地頻發(fā)儲(chǔ)能電站失火事件，據(jù)國(guó)際能源網(wǎng)（微信公眾號(hào)：inencom）不完全統(tǒng)計(jì)，從2018年至2022年期間，世界范圍內(nèi)儲(chǔ)能電站著火事件將近40起，這些事故有一些顯著的共同點(diǎn)，大部分選用的是三元鋰電池技術(shù)。
三元鋰電池中含有鎳，鎳能增加三元鋰電池的能量密度，但同時(shí)也會(huì)降低電池內(nèi)部的穩(wěn)定性，增加安全風(fēng)險(xiǎn)，鎳的占比越高，鈷、錳等的比例就越低，三元電池的不穩(wěn)定性就更高，出現(xiàn)事故的概率也會(huì)增大。
三元鋰電池?zé)崾Э販囟燃s200℃，高溫下電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)更為劇烈，反應(yīng)過程中會(huì)產(chǎn)生氧分子，加劇易燃?xì)怏w燃燒，甚至可能在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生爆燃。
磷酸鐵鋰電池的耐熱性要好的多，熱失控溫度可以達(dá)到800度以上，這就大大提高了安全性。另外，磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э睾?，不?huì)像三元鋰那樣釋放氧分子，這樣就降低了燃燒的烈度。
在儲(chǔ)能領(lǐng)域，安全是紅線。磷酸鐵鋰電池更安全，成本也更低，這也契合對(duì)對(duì)成本極為敏感的儲(chǔ)能。
磷酸鐵鋰電池正在日益成為儲(chǔ)能的主流。在國(guó)內(nèi)，基本都是使用磷酸鐵鋰電池，從全球來看，儲(chǔ)能巨頭特斯拉、LG新能源也在轉(zhuǎn)向磷酸鐵鋰電池。
儲(chǔ)能需要系統(tǒng)安全觀
僅僅選擇磷酸鐵鋰電池還不夠，北京大紅門儲(chǔ)能電站采用的就是磷酸鐵鋰電池，分析那些起火的三元鋰電池儲(chǔ)能電站，也不全是三元鋰的問題。
儲(chǔ)能電芯的一致性是儲(chǔ)能很多問題的根源。電池模組中電芯如果一致性較差，使用同一電流進(jìn)行充放電時(shí),會(huì)造成某些電池的過充或過放，這會(huì)導(dǎo)致電芯的循環(huán)使用壽命降低，影響儲(chǔ)能電站的使用年限。
更嚴(yán)重的是，電池過充，可能引發(fā)電芯發(fā)熱、脹氣甚至起火爆炸。
儲(chǔ)能電芯的一致性要求極高。用動(dòng)力電池作為對(duì)比，特斯拉Model Y 滿電約80Kwh，現(xiàn)在的大型儲(chǔ)能電站可以達(dá)到1Gwh，安裝電芯超過150萬(wàn)顆，儲(chǔ)能電芯的一致性要求可以達(dá)到動(dòng)力電池的一萬(wàn)倍以上。
現(xiàn)在儲(chǔ)能市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，很多資本、企業(yè)跨界進(jìn)入，電芯產(chǎn)品良莠不齊，加上電芯的一致性問題，在交付初期還不明顯，這就給業(yè)主在安全和財(cái)務(wù)上埋下了隱患。
電芯是儲(chǔ)能電視事故的源頭，電芯安全對(duì)儲(chǔ)能安全至關(guān)重要，但儲(chǔ)能系統(tǒng)由電池芯、模塊、電池管理、電力轉(zhuǎn)換等子系統(tǒng)組成，任何部分出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致電站事故，儲(chǔ)能需要做到系統(tǒng)安全。
舉例來說，如果電芯過充溫度升高直至起火，責(zé)任不全在電芯。電池管理系統(tǒng)(BMS)功能有過充保護(hù)（OVP）、過放保護(hù)（UVP）、過溫保護(hù)（OTP）、過流保護(hù)（OCP）等，發(fā)生意外，電池管理系統(tǒng)會(huì)立刻切斷電源，如果最終起火，電池?zé)峤?，說明電池管理系統(tǒng)也失效了。
再比如，儲(chǔ)能電站還會(huì)配備消防滅火系統(tǒng)，這是儲(chǔ)能電站的最后一道安全關(guān)口，如果最終起火，也說明消防滅火系統(tǒng)沒有正常工作。
儲(chǔ)能的電芯、逆變器、溫控、消防系統(tǒng)均關(guān)乎運(yùn)行安全，而在儲(chǔ)能全生命周期的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)維等環(huán)節(jié)，也與儲(chǔ)能安全息息相關(guān)。
比如，儲(chǔ)能電站運(yùn)行維護(hù)過程中的不合理碰撞、不合理的過充過放，或者環(huán)境溫度的劇烈改變，都可能造成電池漏液等情況，引發(fā)起火事故。
確保儲(chǔ)能安全首先要樹立系統(tǒng)安全觀，不管在設(shè)備層面，還是在全生命周期管理上，都需要確保每個(gè)環(huán)節(jié)安全，不留隱患。
儲(chǔ)能呼喚“核電級(jí)”安全
以電池儲(chǔ)能為主的新型儲(chǔ)能是保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，也是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要支撐，確保儲(chǔ)能安全，才能保證新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和“雙碳”目標(biāo)的安全實(shí)現(xiàn)。
曾毓群呼吁，儲(chǔ)能電站需要從設(shè)計(jì)、選型、施工、運(yùn)維、報(bào)廢回收全流程向核電的安全理念學(xué)習(xí)。
曾毓群兩會(huì)提案中建議，參照核電級(jí)安全，建立以失效概率為依據(jù)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全分級(jí)評(píng)估體系，并將該體系納入到重大項(xiàng)目招標(biāo)條件，引導(dǎo)電池儲(chǔ)能邁向以“核電級(jí)安全”為標(biāo)桿的高質(zhì)量發(fā)展。
對(duì)產(chǎn)業(yè)界來說，需要加強(qiáng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)，尤其是對(duì)儲(chǔ)能電站的安全預(yù)警、阻燃隔熱、消防滅火等技術(shù)的創(chuàng)新尤為重要，同時(shí)在儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)上，要強(qiáng)化熱管理系統(tǒng)的配置，避免儲(chǔ)能電站因?yàn)闊崾Э爻霈F(xiàn)問題。
行業(yè)組織需要進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)行業(yè)內(nèi)系統(tǒng)和管理的兼容，提升行業(yè)整體安全水平，同時(shí)引導(dǎo)企業(yè)和第三方機(jī)構(gòu)建設(shè)大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)故障失火模擬試驗(yàn)平臺(tái)以及儲(chǔ)能電站實(shí)證測(cè)試平臺(tái)，通過實(shí)證測(cè)試，弄清儲(chǔ)能電站起火的發(fā)生機(jī)理，為后續(xù)技術(shù)解決方案提供基礎(chǔ)。
對(duì)業(yè)主單位來說，需要建立鋰電池全生命周期的管理制度，確?？梢詫?shí)時(shí)檢測(cè)、免拆解定位到問題電池，電池出現(xiàn)問題可提前預(yù)警。
政府機(jī)構(gòu)也要加強(qiáng)管理，完善規(guī)章制度，設(shè)立專門機(jī)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)能電站的安全性進(jìn)行監(jiān)管，便于提前發(fā)現(xiàn)問題，防患于未然。
儲(chǔ)能市場(chǎng)正處于快速發(fā)展中，要想實(shí)現(xiàn)良性健康發(fā)展，安全性是第一要?jiǎng)?wù)，預(yù)計(jì)到2060年，電力系統(tǒng)需要的儲(chǔ)能將在10億千瓦左右，如此巨大的規(guī)模，需要政府部門、行業(yè)組織和企業(yè)協(xié)同努力，比照核電安全理念，構(gòu)建“核電級(jí)”儲(chǔ)能安全體系。