作為影響未來(lái)能源大格局的前沿技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè)，儲(chǔ)能不能忽視安全問(wèn)題。在儲(chǔ)能安全備受關(guān)注的當(dāng)下，破除安全問(wèn)題的難點(diǎn)在哪里?
安全已成為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的瓶頸之一。
在一水之隔的韓國(guó)，儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)事故已經(jīng)高達(dá)30起，火災(zāi)給快速升溫的儲(chǔ)能市場(chǎng)潑了一盆冷水。韓國(guó)工商和能源部立即采取了行動(dòng)，對(duì)所有已經(jīng)安裝的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行安全檢查，強(qiáng)制關(guān)閉了數(shù)百個(gè)個(gè)公共事業(yè)側(cè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
在國(guó)內(nèi)，電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)均出現(xiàn)過(guò)不同程度的火災(zāi)事故，雖然鮮有正式的通報(bào)和報(bào)道，但不得不承認(rèn)，事故畢竟是存在的，這也一度成為儲(chǔ)能圈內(nèi)爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。
安全無(wú)小事，儲(chǔ)能也不例外。外界對(duì)電池儲(chǔ)能安全性、可靠性的質(zhì)疑，也讓產(chǎn)業(yè)鏈條上的所有相關(guān)方開始認(rèn)識(shí)到安全的重要性：如果像電動(dòng)車一樣隔三差五燒的話，電化學(xué)儲(chǔ)能可能遭遇“倒春寒”。
Ⅰ 新興產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)陣痛
如同21世紀(jì)初期的光伏產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前的電池儲(chǔ)能行業(yè)也是一個(gè)體量不大但飛速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。儲(chǔ)能是建設(shè)新型能源體系、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)全球碳中和的重要支撐。根據(jù)中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)/中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)全球儲(chǔ)能項(xiàng)目庫(kù)的不完全統(tǒng)計(jì),去年全球已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模237.2GWH。儲(chǔ)能已從研發(fā)示范轉(zhuǎn)向快速商業(yè)化推廣。
過(guò)去數(shù)年，儲(chǔ)能市場(chǎng)逐漸升溫，各路資本相繼進(jìn)入。在行業(yè)的早期，市場(chǎng)難免魚龍混雜。既有寧德時(shí)代、比亞迪這樣的獨(dú)角獸，還有大量的光伏、節(jié)能、電力電子企業(yè)跨界而來(lái)，“撈一票就走”的現(xiàn)象不可避免。
進(jìn)入一個(gè)全新的行業(yè)，不少企業(yè)也是“摸著石頭過(guò)河”，需要和客戶一起挖掘市場(chǎng)，找到新型的應(yīng)用場(chǎng)景，逐步探索出儲(chǔ)能的商業(yè)發(fā)展模式。在市場(chǎng)不成熟的前提下，從業(yè)主、投資商到設(shè)備商，更在意的是價(jià)格和成本，對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)控制和安全并沒(méi)有足夠的認(rèn)識(shí)。
“新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，正成為新的增長(zhǎng)極，這幾年不但做消費(fèi)電池和汽車電池的開始做儲(chǔ)能電池，其他行業(yè)如地產(chǎn)、家電、服裝、食品等都紛紛跨界做儲(chǔ)能。行業(yè)百花齊放是好事，但是我們也要看到一哄而上的風(fēng)險(xiǎn)。”
去年11月9日，在于福建寧德舉辦的2023世界儲(chǔ)能大會(huì)上，全球電池龍頭寧德時(shí)代的首席科學(xué)家吳凱在《可信、可續(xù)，推動(dòng)儲(chǔ)能行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展》的主題演講中，談到國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀時(shí)，直面行業(yè)一系列痛點(diǎn)，并做出如上表示。
吳凱說(shuō)，“儲(chǔ)能既涉及生命財(cái)產(chǎn)安全，又涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行安全，是一個(gè)關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，試錯(cuò)成本極高，因此不能走先追求速度再追求質(zhì)量的老路，必須一開始就堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展。”
在經(jīng)歷過(guò)初創(chuàng)期的突飛猛進(jìn)之后，儲(chǔ)能已經(jīng)蓄積了一定的市場(chǎng)規(guī)模，行業(yè)已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)新的平臺(tái)期，市場(chǎng)發(fā)展初期積累的一些問(wèn)題也開始逐步顯現(xiàn)。起火事件無(wú)疑給整個(gè)產(chǎn)業(yè)敲響了警鐘，安全成為行業(yè)必須著手解決的問(wèn)題。
Ⅱ 制定行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)
目前，行業(yè)處于大規(guī)模應(yīng)用的初期，儲(chǔ)能電池性能指標(biāo)模糊、規(guī)劃設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、儲(chǔ)能火災(zāi)消防還欠缺研究和技術(shù)支撐，電化學(xué)儲(chǔ)能電站的性能及安全還存在很多關(guān)鍵問(wèn)題亟待解決。業(yè)界迫切需要建立健全的儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)認(rèn)證體系為電站質(zhì)量“保駕護(hù)航”。
在2019年，標(biāo)準(zhǔn)滯后是當(dāng)時(shí)行業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，與電動(dòng)汽車行業(yè)100多項(xiàng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相比，儲(chǔ)能行業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還不到20項(xiàng)。很多工作的開展依舊沒(méi)有規(guī)范可循，也沒(méi)有相應(yīng)的安全制度與監(jiān)管。
據(jù)國(guó)家能源部門消息，隨著儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，社會(huì)關(guān)于儲(chǔ)能安全的關(guān)注和討論越來(lái)越多，一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的起草和制定也在醞釀和籌劃之中。盡快引導(dǎo)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)邁向健康安全可持續(xù)的發(fā)展之路，已成為全社會(huì)各界共同期望的目標(biāo)。
2023 年 2 月 22 日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、國(guó)家能源局發(fā)布《新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系 建設(shè)指南》的通知，總共要制定和修訂 205 項(xiàng)新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)，體系框架分為基礎(chǔ)通用、 規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備試驗(yàn)、施工驗(yàn)收、并網(wǎng)運(yùn)行、檢修監(jiān)測(cè)、運(yùn)行維護(hù)、安全應(yīng)急八個(gè)方面。此外，還提出 2023 年制修訂 100 項(xiàng)以上新型儲(chǔ)能重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)，到 2025 年，對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平的新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系，旨在建立適應(yīng)我國(guó)國(guó)情并與國(guó)際接軌的新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)
2021年7月發(fā)改委、能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，指出到2025年，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到30GW，新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變。
2021年9月出臺(tái)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程(征求意見(jiàn)稿)》，要求儲(chǔ)能消防融入視頻監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)定系統(tǒng)性解決方案，更加精細(xì)化及科技化，并規(guī)定了儲(chǔ)能電站設(shè)備安全技術(shù)要求、運(yùn)行、維護(hù)、檢修、試驗(yàn)等方面的安全要求。
2022年2月發(fā)布《“十四五”國(guó)家消防工作規(guī)劃》，提出要圍繞新型儲(chǔ)能設(shè)施，加強(qiáng)消防設(shè)計(jì)，加強(qiáng)源頭管理。各政策對(duì)儲(chǔ)能電站建設(shè)、管理提出細(xì)節(jié)化要求;引導(dǎo)配套儲(chǔ)能消防設(shè)建設(shè)，提高儲(chǔ)能電站運(yùn)營(yíng)安全程度;提出2025目標(biāo)裝機(jī)規(guī)模和降本增效目標(biāo)，政策指引儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展。
2022年2月10日國(guó)家發(fā)改委、能源局印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，相較于2021年7月發(fā)布的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，新政策細(xì)化了儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)體系的具體覆蓋內(nèi)容，如：加快制定消防滅火標(biāo)準(zhǔn)，明確了儲(chǔ)能安全技術(shù)突破方向，如突破電化學(xué)系統(tǒng)安全預(yù)警、高效滅火技術(shù)等等，為儲(chǔ)能大規(guī)模裝機(jī)及穩(wěn)定安全運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。
2022年4月國(guó)務(wù)院安全生產(chǎn)委員會(huì)印發(fā)《“十四五”國(guó)家安全生產(chǎn)規(guī)劃》中強(qiáng)調(diào)健全電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車儲(chǔ)能等新材料新設(shè)備新業(yè)態(tài)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估預(yù)判機(jī)制，優(yōu)化落實(shí)本質(zhì)安全措施。嚴(yán)密防控電化學(xué)儲(chǔ)能站等新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)。
2022年4月國(guó)家能源局綜合司發(fā)布的《國(guó)家能源局綜合司關(guān)于加強(qiáng)電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全管理的通知》中將項(xiàng)目法人列為安全運(yùn)行責(zé)任主體，從規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、施工驗(yàn)收、并網(wǎng)驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)、應(yīng)急消防處置能力提出安全管理要求。
2022年10月陸續(xù)實(shí)施的《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全技術(shù)要求》，其中在電池管理系統(tǒng)的安全要求中硬性規(guī)定：一個(gè)電池柜至少布置2個(gè)氣體信號(hào)采集點(diǎn)，也就是說(shuō)至少有兩個(gè)氣體傳感器模塊參與安全預(yù)警工作。
隨著多項(xiàng)涉及儲(chǔ)能消防安全的相關(guān)政策及標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)落地實(shí)施，可以預(yù)見(jiàn)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將快速增加，新標(biāo)準(zhǔn)下儲(chǔ)能消防的重要性不斷突顯，儲(chǔ)能消防投入占比有望進(jìn)一步提升。
Ⅲ 氣體檢測(cè)成為重點(diǎn)
為什么近幾年的新規(guī)標(biāo)準(zhǔn)都加強(qiáng)了對(duì)儲(chǔ)能氣體檢測(cè)的要求?因?yàn)榧b箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是以標(biāo)準(zhǔn)集裝箱為載體，將鋰離子電池、電池管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和配電系統(tǒng)集成在集裝箱內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)高集成度、大容量和可移動(dòng)的儲(chǔ)能裝置。
而鋰離子電池能量密度高，其電解液的溶劑通常為有機(jī)碳酸酯類化合物，具有閃點(diǎn)低、化學(xué)活性高和極易燃燒的特點(diǎn)。即使在集裝箱設(shè)計(jì)中考慮了防護(hù)措施，仍很難避免由于鋰電池過(guò)充電、過(guò)放電、短路和機(jī)械性破壞時(shí)所導(dǎo)致的儲(chǔ)能電池內(nèi)部熱失控，進(jìn)而導(dǎo)致爆炸、燃燒等連鎖反應(yīng)。
由于集裝箱內(nèi)的鋰離子電池采用集成化設(shè)計(jì)，當(dāng)某一組鋰電池發(fā)生熱失控后，會(huì)對(duì)周圍的電池產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱沖擊，造成熱失控蔓延，同時(shí)生成大量烷烴類可燃?xì)怏w，可能發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)甚至爆炸事故。
▲鋰離子電池?zé)崾Э剡^(guò)程分析
安全儲(chǔ)能，一直是儲(chǔ)能站建設(shè)中需要考慮的重要因素，其中電池倉(cāng)位熱失控是導(dǎo)致安全事故的主要原因。各儲(chǔ)能站電池倉(cāng)迫切需要一種監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)自動(dòng)采集儲(chǔ)能站內(nèi)鋰電池的安全狀態(tài)，在鋰電池?zé)崾Э厍盎蛑蠹皶r(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)氣體及溫度變化并發(fā)出預(yù)警，使管理者有充分的時(shí)間采取相應(yīng)的措施，避免停電事故和火災(zāi)發(fā)生擴(kuò)大等。
▲儲(chǔ)能集裝箱結(jié)構(gòu)及復(fù)合型氣體探測(cè)器
研究表明，氣體相對(duì)于溫度、電壓、爬電距離等參數(shù)具有更短的響應(yīng)時(shí)間。因此，通過(guò)產(chǎn)氣現(xiàn)象早期監(jiān)測(cè)鋰離子電池?zé)崾Э鼐哂兄匾囊豁?xiàng)安全預(yù)警措施。
慧聞科技BSP系列的儲(chǔ)能安全監(jiān)測(cè)模組是儲(chǔ)能系統(tǒng)安全檢測(cè)的重要保障手段，將給儲(chǔ)能站的安全運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)極大的方便，為鋰電池儲(chǔ)能站安全運(yùn)行提供可靠保障，真正地做到防患于未燃，符合儲(chǔ)能行業(yè)“安全第一，預(yù)防為主”的安全思想。
同時(shí)針對(duì)集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)消防滅火的特點(diǎn)和技術(shù)需求，從消防安全標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、新型消防技術(shù)及裝置研發(fā)和火災(zāi)早期探測(cè)預(yù)警裝置研發(fā)等方面開展系統(tǒng)研究。建立系統(tǒng)、科學(xué)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系及測(cè)試規(guī)范，開發(fā)有針對(duì)性的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)消防滅火技術(shù)。提升集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性，促進(jìn)集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在新型電力系統(tǒng)中的規(guī)模化應(yīng)用。
作者：
評(píng)論