文|光伏頭條?
近日，中國電工技術學會正式發(fā)布《磷酸鐵鋰電池儲能艙早期安全預警系統(tǒng)技術規(guī)范》，該標準提出的磷酸鐵鋰電池儲能艙早期安全預警技術，通過聲音（極微壓）、氣體、圖像三級特征預警技術，可以盡早發(fā)現(xiàn)儲能艙內(nèi)部微小局部故障，及時自動判別消除安全隱患，有效預防兆瓦級及以上規(guī)模鋰離子電池儲能設備熱失控、排除由此引起的起火、爆炸風險，將有效降低安全事故發(fā)生率，減少人員傷亡和經(jīng)濟損失；同時降低儲能電站的后期維護成本，增加儲能電站投入運行的時間占比，提高儲能電站的經(jīng)濟效益。
自2021年4月16日北京大紅門儲能電站起火爆炸震動行業(yè)內(nèi)外以來，儲能安全受到業(yè)內(nèi)高度重視，但由于儲能市場倍增式增長，大量資本、企業(yè)跨界進入，儲能產(chǎn)品品質(zhì)良莠不齊，儲能安全的風險在加大。
儲能安全是一個系統(tǒng)工程，從設備層面來看，電芯、逆變器、溫控、消防系統(tǒng)均關乎運行安全；從儲能全生命周期來看，設計、制造、運輸、安裝、調(diào)試、運維等各個環(huán)節(jié)，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會給電站安全埋下隱患。
儲能安全既需要產(chǎn)業(yè)界創(chuàng)新技術、提高品質(zhì)，從產(chǎn)品層面實現(xiàn)本質(zhì)安全，也需要監(jiān)管機構進一步完善規(guī)則、標準，構建覆蓋儲能全生命周期的監(jiān)管體系，不留盲點。
磷酸鐵鋰電池更安全
近年來全世界各地頻發(fā)儲能電站失火事件，據(jù)國際能源網(wǎng)（微信公眾號：inencom）不完全統(tǒng)計，從2018年至2022年期間，世界范圍內(nèi)儲能電站著火事件將近40起，這些事故有一些顯著的共同點，大部分選用的是三元鋰電池技術。
三元鋰電池中含有鎳，鎳能增加三元鋰電池的能量密度，但同時也會降低電池內(nèi)部的穩(wěn)定性，增加安全風險，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)事故的概率也會增大。
三元鋰電池熱失控溫度約200℃，高溫下電池內(nèi)部化學反應更為劇烈，反應過程中會產(chǎn)生氧分子，加劇易燃氣體燃燒，甚至可能在極短時間內(nèi)產(chǎn)生爆燃。
磷酸鐵鋰電池的耐熱性要好的多，熱失控溫度可以達到800度以上，這就大大提高了安全性。另外，磷酸鐵鋰電池熱失控后，不會像三元鋰那樣釋放氧分子，這樣就降低了燃燒的烈度。
在儲能領域，安全是紅線。磷酸鐵鋰電池更安全，成本也更低，這也契合對對成本極為敏感的儲能。
磷酸鐵鋰電池正在日益成為儲能的主流。在國內(nèi)，基本都是使用磷酸鐵鋰電池，從全球來看，儲能巨頭特斯拉、LG新能源也在轉(zhuǎn)向磷酸鐵鋰電池。
儲能需要系統(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能電站，也不全是三元鋰的問題。
儲能電芯的一致性是儲能很多問題的根源。電池模組中電芯如果一致性較差，使用同一電流進行充放電時,會造成某些電池的過充或過放，這會導致電芯的循環(huán)使用壽命降低，影響儲能電站的使用年限。
更嚴重的是，電池過充，可能引發(fā)電芯發(fā)熱、脹氣甚至起火爆炸。
儲能電芯的一致性要求極高。用動力電池作為對比，特斯拉Model Y 滿電約80Kwh，現(xiàn)在的大型儲能電站可以達到1Gwh，安裝電芯超過150萬顆，儲能電芯的一致性要求可以達到動力電池的一萬倍以上。
現(xiàn)在儲能市場快速增長，很多資本、企業(yè)跨界進入，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)主在安全和財務上埋下了隱患。
電芯是儲能電視事故的源頭，電芯安全對儲能安全至關重要，但儲能系統(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)問題都可能導致電站事故，儲能需要做到系統(tǒng)安全。
舉例來說，如果電芯過充溫度升高直至起火，責任不全在電芯。電池管理系統(tǒng)(BMS)功能有過充保護（OVP）、過放保護（UVP）、過溫保護（OTP）、過流保護（OCP）等，發(fā)生意外，電池管理系統(tǒng)會立刻切斷電源，如果最終起火，電池熱解，說明電池管理系統(tǒng)也失效了。
再比如，儲能電站還會配備消防滅火系統(tǒng)，這是儲能電站的最后一道安全關口，如果最終起火，也說明消防滅火系統(tǒng)沒有正常工作。
儲能的電芯、逆變器、溫控、消防系統(tǒng)均關乎運行安全，而在儲能全生命周期的設計、制造、運輸、安裝、調(diào)試、運維等環(huán)節(jié)，也與儲能安全息息相關。
比如，儲能電站運行維護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。
確保儲能安全首先要樹立系統(tǒng)安全觀，不管在設備層面，還是在全生命周期管理上，都需要確保每個環(huán)節(jié)安全，不留隱患。
儲能呼喚“核電級”安全
以電池儲能為主的新型儲能是保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要技術和基礎裝備，也是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要支撐，確保儲能安全，才能保證新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和“雙碳”目標的安全實現(xiàn)。
曾毓群呼吁，儲能電站需要從設計、選型、施工、運維、報廢回收全流程向核電的安全理念學習。
曾毓群兩會提案中建議，參照核電級安全，建立以失效概率為依據(jù)的電池儲能系統(tǒng)安全分級評估體系，并將該體系納入到重大項目招標條件，引導電池儲能邁向以“核電級安全”為標桿的高質(zhì)量發(fā)展。
對產(chǎn)業(yè)界來說，需要加強儲能系統(tǒng)的技術攻關，尤其是對儲能電站的安全預警、阻燃隔熱、消防滅火等技術的創(chuàng)新尤為重要，同時在儲能電站的設計上，要強化熱管理系統(tǒng)的配置，避免儲能電站因為熱失控出現(xiàn)問題。
行業(yè)組織需要進一步完善標準，促進行業(yè)內(nèi)系統(tǒng)和管理的兼容，提升行業(yè)整體安全水平，同時引導企業(yè)和第三方機構建設大規(guī)模儲能系統(tǒng)故障失火模擬試驗平臺以及儲能電站實證測試平臺，通過實證測試，弄清儲能電站起火的發(fā)生機理，為后續(xù)技術解決方案提供基礎。
對業(yè)主單位來說，需要建立鋰電池全生命周期的管理制度，確?？梢詫崟r檢測、免拆解定位到問題電池，電池出現(xiàn)問題可提前預警。
政府機構也要加強管理，完善規(guī)章制度，設立專門機構對儲能電站的安全性進行監(jiān)管，便于提前發(fā)現(xiàn)問題，防患于未然。
儲能市場正處于快速發(fā)展中，要想實現(xiàn)良性健康發(fā)展，安全性是第一要務，預計到2060年，電力系統(tǒng)需要的儲能將在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，構建“核電級”儲能安全體系。