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守住储能安全底线,控制好“热失控”是关键

发布时间:2021-08-11 来源:中国能源报

近日,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。云顶娱乐yd3456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。”国网江苏省电力云顶娱乐yd3456经济技术研究院发展科技部主任王庭华表示,“云顶娱乐yd3456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,规范和引领云顶娱乐yd3456国储能行业的健康有序发展。”


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