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守住储能安全底线 控制好“热失控”是关键

2021-07-28 16:45:12    来源:中国能源报    编辑:

 7月23日,国家发改委、国家能源局印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,强调“加强安全风险防范,督促地方政府相关部门明确新型储能产业链各环节安全责任主体,强化消防安全管理。明确新型储能并网运行标准,加强组件和系统运行状态在线监测,有效提升安全运行水平。”

多位业内人士表示,“安全性是储能行业发展底线”。记者了解到,在储能产业蓬勃发展的背后,储能安全性、标准规范等方面仍存在不小的挑战。我国电化学储能发展迅猛,装机规模最大的锂离子电池储能已从“商业化初期”迈入“规模化发展”的新阶段,数量大、种类多的锂离子电池在发电侧、电网侧、用户侧均发生过火灾。

“既有相关标准有待完善的问题,行业规范亟待加强,也有部分企业大干快上,产品质量不高、品控不严等因素,有待进一步规范和引导。”工信部电子信息司副司长徐文立表示。

中关村储能产业技术联盟理事长陈海生同样认为,电化学储能经过十多年发展,保持很高增长率的同时,安全事故时有发生,不过,储能行业发展不能因噎废食。

为何锂离子电池容易发生火灾爆炸事故?业内人士一致认为,关键在于储能电池在热失控的情况下极易存在火灾燃爆风险。“热失控是由各种诱因引发的链式反应,发热量可使电池温度升高400-1000摄氏度。在锂离子电池中,除了正常的充电—放电反应外,还存在许多潜在的放热副反应。当电池温度过高或过时充电,易被引爆。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高指出。

在欧盟科学院院士、中国科学技术大学教授孙金华看来,锂电池系统热失控的诱因在于电池的内短路,如绝缘故障、老化,夏季高温、电池汇流处铜铝直接搭接导致过热等。

“锂离子电池特征参量存在差异,热失控前期捕捉不精准,导致储能电站运行工况下热失控特有特征缺少预警,缺少多重安全保护。”国网江苏省电力有限公司经济技术研究院发展科技部主任王庭华表示,“我们对不同厂家电池实体试验58次,验证了几方面问题,一是热失控电气特征参量不敏感、滞后;二是火灾消防烟感温报警不及时;三是现有气体等化学灭火剂不能抑制电池复燃;四是机械、加热诱发热失控和充放热失控有很大差异。”

“电池热失控不可避免。”比亚迪电力科学研究院院长尹韶文认为,“储能进入吉瓦时代,必须要考虑电池热失控对储能系统带来的风险,只有处理好热失控带来的火灾和爆炸风险,才能真正满足规模化储能时代新的安全要求。”

如何解决热失控问题,提升储能电站安全性能?业内人士普遍认为,构建生命周期主动预警系统,可判断电池恶化情况,对“不健康”电池提前预警,同时,还可以实现器件寿命预测,把安全问题消灭在“萌芽”状态。

“储能行业需要全面建设电池安全监控系统,建立智能高效新一代锂电池管理系统,从电池状态控制管理,到每个电芯实时状态感知动态调整、及时告警和控制。”王庭华表示,未来需要开展电池状态分析预判和主动预警技术,实现运维维护提前判断、故障及早排查,研究电池衰老周期的早期预测技术,对大规模储能电站、梯次储能电站、3-5年老旧电站,建立全生命周期智能化管理解决方案。

孙金华认为,围绕如何构筑锂离子电池“本体安全-过程安全-消防安全”三道防线,需要政产学研用协同攻关,在基础研究、技术研发、产业化实现、政策法规等方面不断创新。在电池本质安全技术方面,研发兼备化学性能和高安全性的难燃和不然电解液,以及安全性较高的正极材料等。在电池过程安全方面,研发适用于电池使用全过程的故障诊断技术,以及基于多参数融合的热失控多级预警技术。建议“将消防安全投入纳入储能电建设的硬成本,因为在建设储能电站的时候,一讲到经济、成本,往往首先削减的是消防安全成本,从而牺牲了储能电站的安全性。”

中国能源研究会理事长史玉波建议,要严把储能电站参与方资质,通过建立合理的行业准入机制,提升行业整体规范水平。行业内需积极开展储能电站设计、建设、运行、维护方面的培训与研讨,提高整个行业系统设计水平。“此外,要提升电力储能相关国家标准、行业标准、团体标准的建设工作力度,尤其发挥行业组织力量,根据行业需求,迅速反应,积极高效的推进储能安全相关团体标准的制定,规范和引领我国储能行业的健康有序发展。”

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