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守住儲能安全底線,控制好“熱失控”是關(guān)鍵

中國能源報發(fā)布時間:2021-07-31 09:44:05

本報訊  記者蘇南報道:7月23日,國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》,強調(diào)“加強安全風險防范,督促地方政府相關(guān)部門明確新型儲能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)安全責任主體,強化消防安全管理。明確新型儲能并網(wǎng)運行標準,加強組件和系統(tǒng)運行狀態(tài)在線監(jiān)測,有效提升安全運行水平?!?/p>

多位業(yè)內(nèi)人士表示 ,“安全性是儲能行業(yè)發(fā)展底線”。記者了解到,在儲能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背后,儲能安全性、標準規(guī)范等方面仍存在不小的挑戰(zhàn)。我國電化學儲能發(fā)展迅猛,裝機規(guī)模最大的鋰離子電池儲能已從“商業(yè)化初期”邁入“規(guī)?;l(fā)展”的新階段,數(shù)量大、種類多的鋰離子電池在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)均發(fā)生過火災。

“既有相關(guān)標準有待完善的問題,行業(yè)規(guī)范亟待加強,也有部分企業(yè)大干快上,產(chǎn)品質(zhì)量不高、品控不嚴等因素,有待進一步規(guī)范和引導?!惫ば挪侩娮有畔⑺靖彼鹃L徐文立表示。

中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟理事長陳海生同樣認為,電化學儲能經(jīng)過十多年發(fā)展,保持很高增長率的同時,安全事故時有發(fā)生,不過,儲能行業(yè)發(fā)展不能因噎廢食。

為何鋰離子電池容易發(fā)生火災爆炸事故?業(yè)內(nèi)人士一致認為,關(guān)鍵在于儲能電池在熱失控的情況下極易存在火災燃爆風險?!盁崾Э厥怯筛鞣N誘因引發(fā)的鏈式反應,發(fā)熱量可使電池溫度升高400-1000攝氏度。在鋰離子電池中,除了正常的充電—放電反應外,還存在許多潛在的放熱副反應。當電池溫度過高或過時充電,易被引爆。”中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高指出。

在歐盟科學院院士、中國科學技術(shù)大學教授孫金華看來,鋰電池系統(tǒng)熱失控的誘因在于電池的內(nèi)短路,如絕緣故障、老化,夏季高溫、電池匯流處銅鋁直接搭接導致過熱等。

“鋰離子電池特征參量存在差異,熱失控前期捕捉不精準,導致儲能電站運行工況下熱失控特有特征缺少預警,缺少多重安全保護?!眹W(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院發(fā)展科技部主任王庭華表示,“我們對不同廠家電池實體試驗58次,驗證了幾方面問題,一是熱失控電氣特征參量不敏感、滯后;二是火災消防煙感溫報警不及時;三是現(xiàn)有氣體等化學滅火劑不能抑制電池復燃;四是機械、加熱誘發(fā)熱失控和充放熱失控有很大差異。”

“電池熱失控不可避免?!北葋喌想娏茖W研究院院長尹韶文認為,“儲能進入吉瓦時代,必須要考慮電池熱失控對儲能系統(tǒng)帶來的風險,只有處理好熱失控帶來的火災和爆炸風險,才能真正滿足規(guī)?;瘍δ軙r代新的安全要求?!?/p>

如何解決熱失控問題,提升儲能電站安全性能?業(yè)內(nèi)人士普遍認為,構(gòu)建生命周期主動預警系統(tǒng),可判斷電池惡化情況,對“不健康”電池提前預警,同時,還可以實現(xiàn)器件壽命預測,把安全問題消滅在“萌芽”狀態(tài)。

 “儲能行業(yè)需要全面建設(shè)電池安全監(jiān)控系統(tǒng),建立智能高效新一代鋰電池管理系統(tǒng),從電池狀態(tài)控制管理,到每個電芯實時狀態(tài)感知動態(tài)調(diào)整、及時告警和控制?!蓖跬トA表示,未來需要開展電池狀態(tài)分析預判和主動預警技術(shù),實現(xiàn)運維維護提前判斷、故障及早排查,研究電池衰老周期的早期預測技術(shù),對大規(guī)模儲能電站、梯次儲能電站、3-5年老舊電站,建立全生命周期智能化管理解決方案。

孫金華認為,圍繞如何構(gòu)筑鋰離子電池“本體安全-過程安全-消防安全”三道防線,需要政產(chǎn)學研用協(xié)同攻關(guān),在基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)、政策法規(guī)等方面不斷創(chuàng)新。在電池本質(zhì)安全技術(shù)方面,研發(fā)兼?zhèn)浠瘜W性能和高安全性的難燃和不然電解液,以及安全性較高的正極材料等。在電池過程安全方面,研發(fā)適用于電池使用全過程的故障診斷技術(shù),以及基于多參數(shù)融合的熱失控多級預警技術(shù)。建議“將消防安全投入納入儲能電建設(shè)的硬成本,因為在建設(shè)儲能電站的時候,一講到經(jīng)濟、成本,往往首先削減的是消防安全成本,從而犧牲了儲能電站的安全性?!?/p>

中國能源研究會理事長史玉波建議,要嚴把儲能電站參與方資質(zhì),通過建立合理的行業(yè)準入機制,提升行業(yè)整體規(guī)范水平。行業(yè)內(nèi)需積極開展儲能電站設(shè)計、建設(shè)、運行、維護方面的培訓與研討,提高整個行業(yè)系統(tǒng)設(shè)計水平?!按送?,要提升電力儲能相關(guān)國家標準、行業(yè)標準、團體標準的建設(shè)工作力度,尤其發(fā)揮行業(yè)組織力量,根據(jù)行業(yè)需求,迅速反應,積極高效的推進儲能安全相關(guān)團體標準的制定,規(guī)范和引領(lǐng)我國儲能行業(yè)的健康有序發(fā)展?!?/p>

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