“安全是高質量發(fā)展的基礎，唯有以安全為前提，新型儲能才能更好地發(fā)揮對新型電力系統(tǒng)的支撐作用。”日前，在由中國能源研究會、中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟主辦的“中國能源高端論壇——儲能安全與風險防控”專題研討會上，中國能源研究會特邀副理事長陳進行指出。

電化學儲能本質安全成為關注重點

近年來，我國新能源裝機占比不斷提升，新型儲能行業(yè)高速發(fā)展。據中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟數據，截至2021年底，我國已投運儲能項目累計裝機規(guī)模4610萬千瓦，抽水蓄能占86.3%，電化學儲能占12.1%。在電化學儲能中，鋰離子電池的累計裝機規(guī)模最大，約為510萬千瓦，約占92%。

電化學儲能以效率高、響應快、建設周期短、技術適應性強等優(yōu)勢，近年來發(fā)展迅猛。但與此同時，電化學儲能電站運營不規(guī)范、安全管理不到位、預警處置能力不足等問題，已成為當前制約儲能高質量發(fā)展的痛點和難點。

“目前來看，鋰電池占據了主流。在電化學領域，鋰電池本身的自我革命、自我創(chuàng)新也仍然還有很大的空間。”工信部電子信息司基礎處處長金磊表示。

記者梳理發(fā)現，據不完全統(tǒng)計，2011~2021年，全球共發(fā)生32起儲能電站起火爆炸事故。其中，25起事故儲能電站采用的是三元鋰離子電池；21起事故起火爆炸時段發(fā)生在充電中或充電后休止中。

電池是由正極材料、負極材料、電解液、隔膜等物質組成的，正常情況下通過一系列氧化還原反應釋放能量。但電池中隔膜、電解液屬于可燃物，一旦發(fā)生短路，內部可燃物容易升溫、失控并最終著火。

“目前廣泛使用的液態(tài)電解質鋰離子電池具有可燃燒性，在較高溫度下會發(fā)生熱化學反應，進而觸發(fā)一系列的熱失控現象，導致電池在多種應用場景下出現事故。”中科院物理所研究員李泓表示，高溫環(huán)境導致的熱失控現象成為電化學儲能安全存在隱患的主要“元兇”。

業(yè)內專家普遍認為，目前鋰離子電池的安全問題主要來自電池內部，鋰離子電池內部使用的液態(tài)電解質更加易燃，更易觸發(fā)熱失控。發(fā)生熱失控的電池會在極短的時間內釋放出大量的熱量和氫氣、一氧化碳、甲烷等易燃易爆氣體，除發(fā)生火災外，嚴重的甚至引發(fā)電池的射流火和爆炸現象。

2022年6月，國家能源局綜合司發(fā)布關于征求《防止電力生產事故的二十五項重點要求（2022年版）（征求意見稿）》意見的函，其中在防止電化學儲能電站火災事故的要求中提到，中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池；選用梯次利用動力電池時，應進行一致性篩選并結合溯源數據進行安全評估。

專家表示，若能將液態(tài)電解質電池替換為混合固液電解質或全固態(tài)電池，可顯著提高電池的安全性邊界，使其具有更高的安全性和能量密度。

“固態(tài)電池高溫穩(wěn)定性顯著提高，不容易發(fā)生熱失控，這些優(yōu)點使得電池具有‘本質安全’的特性，可以把電池的容量尺寸做得更大，允許更高溫度運行。同時，電池將具有較長的循環(huán)壽命，從而提高產品的性能和生產效能，顯著降低電池的成本。”李泓指出。

全流程安全是努力方向

“公開的事故調查報告表明，儲能安全涉及建設運行的整個周期，除了關注儲能電池本身的安全之外，還需要從電氣安全、系統(tǒng)集成、監(jiān)控、事故預警、滅火和應急措施等不同層面加以改進。”中國能源研究會儲能專委會主任、中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟理事長、中科院工程熱物理所研究員陳海生指出。

據了解，電化學儲能安全保障涉及三道防線。除第一道防線儲能電池的本質安全外，還包括第二道防線儲能電池在使用過程中的預警防護，以及第三道防線觸發(fā)火災或者爆炸時的應急處置。

“在過程安全方面，我們要發(fā)展故障診斷技術，目的就是要把事故在隱患狀態(tài)或者苗頭狀態(tài)就找出來進行及時處置，從而不讓它發(fā)生事故。”中國科學技術大學教授、歐盟科學院院士孫金華比喻，電池就像人一樣，生病需要及時診斷治療，避免釀成大病。

“儲能系統(tǒng)復雜度高，并非儲能變流器與電池的簡單拼湊，安全防控需在深刻理解失效機理與演變機制的基礎上，進行系統(tǒng)設計。”談及儲能電池安全防控設計，寧德時代新能源科技公司系統(tǒng)安全總工陳小波表示，儲能系統(tǒng)安全應以“抑制失控、控制災害”為設計指引，通過構建集電—熱耦合防護設計，失控智能預警、失控阻隔、煙氣泄漏與燃爆控制、災害隔離與消防為一體的多級安全防控體系，開展產業(yè)化應用。

國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》多次強調儲能安全，提出建立安全技術標準及管理體系、強化電化學儲能安全技術研究、完善消防安全管理等路徑措施，為夯實新型儲能安全基礎指明了方向。

與此同時，規(guī)范行業(yè)標準也在業(yè)內引發(fā)廣泛關注。

記者了解到，今年有關機構對標準體系進行了進一步修訂，重點是對儲能電池相關標準的細化。

“現在標準正在建議階段，因為儲能正處于爆發(fā)期，一些標準還不成熟，可能還要靠發(fā)展來解決發(fā)展的問題。”中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司儲能技術部主任劉明義認為。

國家電網調度中心教授級高工、中國能源研究會儲能專委會副主任委員裴哲義認為，從儲能電站系統(tǒng)設計到運輸過程、現場安裝、并網調試以及運行等各個環(huán)節(jié)的標準，包括標準化操作、標準化運維等都要加以考慮。

值得關注的是，現階段，全國多地已出臺新型儲能建設相關政策標準。據北京市城市管理委員會電力煤炭處處長郭連啟介紹，今年，北京市已經出臺了《新型儲能監(jiān)督管理職責劃分（暫行）》，進一步明確了政府各相關部門的職責，北京市城市管理委員會作為統(tǒng)籌部門，全面負責新型儲能項目建設運行監(jiān)管工作。著重夯實安全監(jiān)管、標準規(guī)范、應急管理和科技支撐，從強化項目建設管理、建立應急處置工作體系，實施關鍵技術裝備研發(fā)和技術攻關等多方面強化監(jiān)管體系建設，助力實現新型儲能電站的全鏈條、多維度、多部門結合安全監(jiān)管，逐步推動新型儲能安全發(fā)展。

10月9日，國家能源局發(fā)布《能源碳達峰碳中和標準化提升行動計劃》，提出加快完善新型儲能技術標準，根據新能源發(fā)電并網配置和源網荷儲一體化需要，抓緊建立涵蓋新型儲能項目建設、生產運行全流程以及安全環(huán)保、技術管理等專業(yè)技術內容的標準體系。細化儲能電站接入電網和應用場景類型，完善接入電網系統(tǒng)的安全設計、測試驗收等標準。加快推動儲能用鋰電池安全、儲能電站安全等新型儲能安全強制性國家標準制定。

陳海生認為，在儲能安全方面，一方面要繼續(xù)研發(fā)更加高效、安全的儲能技術。另一方面，要盡快完善儲能產品的標準和檢測的認證體系。建立完善儲能規(guī)劃設計、設備及實驗各環(huán)節(jié)的標準體系，完善儲能產品的性能安全性等檢測認證的標準，建立國家級的檢測認證機構，加強和完善儲能產品的全生命周期的質量監(jiān)管等。

作者：余璇 來源：中國能源新聞網 責任編輯：jianping