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儲能電池容量越做越大,如何破解安全性風險

2023-05-22 14:17:33 環球零碳   作者: Sueyl  

近年來,我國的儲能產業迎來了爆發式增長。

為了更好地搶占市場,謀求更高的經濟效益,能源企業不斷優化儲能電池的結構和設計,以實現更大的能量密度和更長的使用壽命。梳理一些儲能制造頭部企業,“大容量”發展也成為當前的重要趨勢。

蜂巢能源生產的疊片短刀L500型325Ah儲能專用電芯,厚度僅僅21MM,比280Ah儲能電芯薄了2/3;

遠景動力的315Ah儲能電芯產品,保持尺寸不變的基礎上,能量密度提升11%;

鵬輝能源生產的320Ah大型儲能電池,單體容量提升幅度14%;

億緯鋰能推出了560Ah的超大容量儲能電芯,單只電池可儲存1.792kWh能量;

來源:[2]

但大容量,也給儲能電池發展迎來新挑戰。

隨著容量的增加,電池內部的能量密度也相應增加,這導致了更高的能量釋放和更嚴峻的安全風險。

近年來,儲能電站發生火災、爆炸事故時有發生,嚴重的甚至會出現員工傷亡。儲能系統安全性一直是眾人所關注的議題。

在第四屆新能源汽車及動力電池(CIBF2023深圳)國際交流會上,中國科學院院士歐陽明高表示,一般認為磷酸鐵鋰電池是比較安全的,本質上對于小的磷酸鐵鋰電池的確如此,但大容量的電池,內部溫度可以超過800度,這超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。

對于小尺寸電池,因為中間有一個鏈式反應,有一個隔斷,正極材料基本上到500度以上才可能出現分解,因此小電池不在這范圍內。但容量電池有可能到達700—900度,就可能突破,跨越這個隔板,引起正極材料的分解。現在的儲能電池基本上都是300安時(Ah)以上,還是很危險的。

一方面要擴容降本,另一方面又要守住安全風險底線,如何兩者兼顧?

儲能行業重視電池安全

在儲能電站向大容量方向發展的同時,儲能安全與消防方面也將面臨更為嚴峻的考驗,安全是儲能行業發展的底線。

據中關村儲能產業技術聯盟統計,自2011年起,全球發生儲能安全事故多達70多起。2022年,全球在不包括戶儲的情況下,也發生了17起儲能事故。

中國電力科學研究院在事故分析報告中指出能電站發生爆炸的兩大誘因:一方面,鋰離子電池發生燃燒爆炸的根源在于電池熱失控,如儲能電池安全質量無法保障,一般濫用條件下極易熱失控;另一方面,電池儲能系統所包含的BMS、PCS、變壓器以及相關繼電保護設備、通信設備,可能存在質量缺陷、安裝調試過程不規范、設置不合理、絕緣不到位等因素,直接或間接引起儲能系統發生安全問題。

在發生事故時,除了火災和爆炸本身所產生的危害之外,同時也可能釋放出有毒化學物質產生化學危害,甚至相關人員在維修或搶救儲能系統時,也可能產生電氣危害或身體危害等。

儲能溫控和消防需求提升。2014年版國標《電化學儲能電站設計規范》已很難滿足快速發展的儲能安全需求,國家標準之外僅有部分企標、團標、地方標準、美標NFPA855、UL9540等作為參考,國內儲能安全標準仍需進一步規范。

儲能安全新國標GB/T 42288-2022《電化學儲能電站安全規程》由市場監管總局(標準委)批準將于今年7月正式實施,儲能安全標準逐漸完善并趨于嚴格,走向標準化、規模化發展新階段。

由于儲能電站事故頻發,我國儲能安全標準向全球標準靠攏,不斷完善趨嚴,儲能消防和溫控系統的重要程度有望顯著增強,將有望迎來進一步的發展。

儲能電站如何更安全?

中國工程院院士楊裕生認為,目前來看,高鎳三元等高能電池不應是發展重點,全固態電池能否成功存在不確定性。目前看來,磷酸鐵鋰電池安全性高,壽命長,既不用鎳也不用鈷等金屬,可以成為主力,但要不斷提高性價比。

在中國電科院首席專家惠東看來,理論上講,磷酸鐵鋰也不是絕對安全,只是相對安全。目前看到的儲能電站的安全事故,往往是在預警缺失或滯后的情況下發生的,加之現有消防措施并非針對火災配置,最終演變為嚴重事故。

根據CNESA全球儲能數據庫的不完全統計,2021—2022年三元鋰離子電池事故較多,但近兩年三元電池項目很少在應用,基本都是以前的項目,磷酸鐵鋰6起,鉛酸電池1起,其余電池類型未知。

當然隨著儲能在“雙碳”目標中的關鍵地位突顯以及投運項目增多,儲能安全監管以及相關研究也不斷受到重視。

歐陽明高院士近日表示,大容量電池中磷酸鐵鋰的燃爆指數是三元電池的兩倍。

面對紛繁的儲能技術路線,不少專家表示,雖然目前有很多電池技術路線,現有的這些技術不會是未來的主流路線,將來一定會出現顛覆性的技術。

未來,電化學儲能技術的目標是“低成本、長壽命、高安全、易回收”,有待技術的顛覆性創新和突破。

為了提高儲能電站的安全性,需要采取一系列措施:

首先,應加強預警系統的建設,包括對儲能電站溫度、電壓、電流、壓力等參數的實時監測,確保能夠及時發現和響應潛在的安全風險。其次,針對儲能電站的特殊性,建立專門的消防措施和應急預案,以應對火災等緊急情況。此外,注重電池系統的設計與工藝,采用先進的隔熱材料和散熱技術,有效控制電池的溫度和能量釋放,減少安全隱患。同時,加強人員培訓與管理,確保操作人員具備必要的安全知識和技能,能夠正確應對各種突發情況。

國家能源局也表示,要加強并網驗收。電網企業要積極配合開展電化學儲能電站的并網和驗收工作,對不符合國家(行業)并網技術標準要求的電站,杜絕“帶病并網”。應當優化調度運行方案,在并網調度協議中明確電站安全調度區間,并嚴格執行。

參考資料:

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/Wbhg84zvngMU8FBJWRD2oA

[2]https://finance.eastmoney.com/a/202305052713405252.html

[3]https://finance.sina.com.cn/roll/2023-05-10/doc-imytiazr0156459.shtml

[4]https://zhuanlan.zhihu.com/p/627775607

[5]https://mp.weixin.qq.com/s/Wj4xm9npA5l8B3nuYL9KZg




責任編輯: 李穎

標簽:儲能電池容量,安全性