守住儲能安全底線，控制好“熱失控”是關(guān)鍵
發(fā)布時間：2021-08-11 來源：中國能源報
近日，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(dǎo)意見》，強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)安全風(fēng)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(zé)任主體，強(qiáng)化消防安全管理。明確新型儲能并網(wǎng)運行標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)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。”
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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面仍存在不小的挑戰(zhàn)。我國電化學(xué)儲能發(fā)展迅猛，裝機(jī)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)模化發(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(zāi)。
“既有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有待完善的問題，行業(yè)規(guī)范亟待加強(qiáng)，也有部分企業(yè)大干快上，產(chǎn)品質(zhì)量不高、品控不嚴(yán)等因素，有待進(jìn)一步規(guī)范和引導(dǎo)。”工信部電子信息司副司長徐文立表示。
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(rèn)為，電化學(xué)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(zāi)爆炸事故？業(yè)內(nèi)人士一致認(rèn)為，關(guān)鍵在于儲能電池在熱失控的情況下極易存在火災(zāi)燃爆風(fēng)險。“熱失控是由各種誘因引發(fā)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，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(yīng)外，還存在許多潛在的放熱副反應(yīng)。當(dāng)電池溫度過高或過時充電，易被引爆。”中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高指出。
在歐盟科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)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(dǎo)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(zhǔn)，導(dǎo)致儲能電站運行工況下熱失控特有特征缺少預(yù)警，缺少多重安全保護(hù)?！眹W(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)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(zāi)消防煙感溫報警不及時；三是現(xiàn)有氣體等化學(xué)滅火劑不能抑制電池復(fù)燃；四是機(jī)械、加熱誘發(fā)熱失控和充放熱失控有很大差異?！?
“電池?zé)崾Э夭豢杀苊?。”比亞迪電力科學(xué)研究院院長尹韶文認(rèn)為，“儲能進(jìn)入吉瓦時代，必須要考慮電池?zé)崾Э貙δ芟到y(tǒng)帶來的風(fēng)險，只有處理好熱失控帶來的火災(zāi)和爆炸風(fēng)險，才能真正滿足規(guī)?；瘍δ軙r代新的安全要求。”
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(rèn)為，構(gòu)建生命周期主動預(yù)警系統(tǒng)，可判斷電池惡化情況，對“不健康”電池提前預(yù)警，同時，還可以實現(xiàn)器件壽命預(yù)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。”王庭華表示，未來需要開展電池狀態(tài)分析預(yù)判和主動預(yù)警技術(shù)，實現(xiàn)運維維護(hù)提前判斷、故障及早排查，研究電池衰老周期的早期預(yù)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(rèn)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(xué)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(xué)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(yù)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(jì)、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?！?
中國能源研究會理事長史玉波建議，要嚴(yán)把儲能電站參與方資質(zhì)，通過建立合理的行業(yè)準(zhǔn)入機(jī)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(hù)方面的培訓(xùn)與研討，提高整個行業(yè)系統(tǒng)設(shè)計水平?！按送猓嵘娏δ芟嚓P(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)，積極高效的推進(jìn)儲能安全相關(guān)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)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?！?
