近年來(lái)，在“雙碳”目標引領(lǐng)下，我國儲能產(chǎn)業(yè)步入發(fā)展快車(chē)道，在建及投運的儲能裝機規模保持高速增長(cháng)態(tài)勢。根據CNESA DataLink全球儲能數據庫的不完全統計，截至2024年6月底，我國新型儲能累計裝機首次超過(guò)百吉瓦時(shí)。
儲能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，儲能安全問(wèn)題日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。近日，在第四屆國際儲能安全研討會(huì )上，專(zhuān)家學(xué)者圍繞儲能安全話(huà)題進(jìn)行交流，共同探討保障儲能安全的創(chuàng )新路徑。
事關(guān)能源系統穩定運行
新型電力系統是新型能源體系的重要組成和實(shí)現“雙碳”目標的關(guān)鍵載體。國家能源局組織有關(guān)單位編制的《新型電力系統發(fā)展藍皮書(shū)》提到，新型電力系統以高比例新能源供給消納體系建設為主線(xiàn)任務(wù)，以源網(wǎng)荷儲多向協(xié)同、靈活互動(dòng)為堅強支撐。
儲能技術(shù)是構建新型電力系統的重要一環(huán)。研討會(huì )上，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授孫金華介紹，太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源最大的特性是間歇性、隨機性、波動(dòng)性。這些特性增加了電力系統調節難度，制約新能源高效利用。儲能技術(shù)則通過(guò)發(fā)揮調節作用，提升新能源可調可控能力，滿(mǎn)足系統電力供應保障和大規模新能源消納需求。這有利于提升電力系統安全穩定運行水平，推動(dòng)新能源成為發(fā)電量增量主體。
我國高度重視儲能技術(shù)發(fā)展。今年7月，國家發(fā)展改革委等部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《加快構建新型電力系統行動(dòng)方案(2024—2027年)》提出，圍繞不同應用場(chǎng)景對爬坡速率、容量、長(cháng)時(shí)間尺度調節及經(jīng)濟性、安全性的需求，探索建設一批液流電池、飛輪、壓縮空氣儲能、重力儲能、二氧化碳儲能、液態(tài)空氣儲能、鈉離子電池、鉛炭電池等多種技術(shù)路線(xiàn)的儲能電站。
“作為推動(dòng)能源轉型、實(shí)現綠色低碳目標的重要技術(shù)，儲能的安全性與可靠性直接關(guān)系到能源系統的穩定運行和可持續發(fā)展。”中國能源研究會(huì )副理事長(cháng)兼秘書(shū)長(cháng)孫正運說(shuō)，儲能設施的安全穩定運行，不僅關(guān)系能源系統整體安全，更直接影響人民群眾生命財產(chǎn)安全。
敲響電站安全管理警鐘
從技術(shù)角度看，我國電力儲能項目大多采用磷酸鐵鋰電池。孫金華認為，正常情況下，儲能電池的安全有保障，單體電池的失效概率已經(jīng)非常低，熱失控風(fēng)險也較低。
但是，這并不代表絕對安全。孫金華解釋?zhuān)凿囯x子電池為例，它由正極材料、負極材料、電解液、電解質(zhì)及隔膜等組成。電解液和隔膜材料都是有機可燃劑，它們不僅可能與空氣中的氧氣發(fā)生接觸，而且在高溫條件下，電池內部的金屬氧化物會(huì )發(fā)生分解，進(jìn)一步釋放出氧氣。此外，電池材料的分解以及材料間的相互作用會(huì )產(chǎn)生熱量。因此，對鋰離子電池存在的安全隱患要提高警惕。
“大型儲能電站由幾萬(wàn)或十幾萬(wàn)個(gè)儲能電池通過(guò)串并聯(lián)方式組成。電池組成系統后，電池自身熱失控累積概率會(huì )增加。”孫金華說(shuō)，此外，儲能電站還存在電氣故障等隱患。這些因素導致儲能電站發(fā)生火災的風(fēng)險上升。
與會(huì )專(zhuān)家學(xué)者普遍認為，隨著(zhù)儲能產(chǎn)業(yè)規?；l(fā)展步伐加快，儲能的安全建設和運行壓力日益加大。一方面，儲能系統復雜性增加，對安全管理提出新要求;另一方面，隨著(zhù)儲能規模的擴大和應用場(chǎng)景的拓展，新安全風(fēng)險也相應增長(cháng)。近年來(lái)，世界多地發(fā)生的電化學(xué)儲能電站火災事故給儲能行業(yè)敲響警鐘。
孫金華介紹，據公開(kāi)報道，從2022年1月到2023年9月，全球7000余座儲能電站發(fā)生火災46起。從2017年8月到2019年5月，韓國1000余座電化學(xué)儲能電站發(fā)生火災23起;從2023年1月到9月，美國共發(fā)生6起儲能電站火災。“安全已成為制約電化學(xué)儲能行業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。”孫金華說(shuō)。
加強預警監測技術(shù)研發(fā)
安全有序是儲能產(chǎn)業(yè)行穩致遠的基石。近年來(lái)，我國不斷加強儲能電站安全監督管理。國家能源局發(fā)布《關(guān)于加強發(fā)電側電網(wǎng)側電化學(xué)儲能電站安全運行風(fēng)險監測的通知》等文件，對新型儲能規劃設計、施工驗收等全過(guò)程提出安全管理要求。國家市場(chǎng)監督管理總局批準發(fā)布《電化學(xué)儲能電站安全規程》等儲能安全相關(guān)國家標準。
在孫金華看來(lái)，保障儲能電站安全，要筑牢“三道防線(xiàn)”。
本體安全是第一道防線(xiàn)。“應從電池材料、全電池體系設計及工藝等方面提升電池安全性，降低事故發(fā)生概率。”孫金華說(shuō)。
過(guò)程安全是第二道防線(xiàn)。“電池組成系統后，要進(jìn)行故障隱患的極早期預測、預警和處置，將事故扼殺在萌芽狀態(tài)。”孫金華說(shuō)，目前學(xué)界已有相關(guān)技術(shù)創(chuàng )新成果，如光纖原位檢測技術(shù)等。
消防安全是第三道防線(xiàn)。“如果第一道和第二道防線(xiàn)都被突破了，就務(wù)必要確保在著(zhù)火瞬間能監測到火情并報警，與消防部門(mén)聯(lián)動(dòng)，及時(shí)撲滅火災，做到‘小火不成大災’。”孫金華說(shuō)。
他還提醒，電化學(xué)儲能電池引發(fā)的火災和建筑火災、工業(yè)火災特性完全不同，用于建筑火災的探測報警及滅火技術(shù)未必適用于儲能系統，必須要發(fā)展基于儲能系統火災特性的安全防控技術(shù)，如多參數融合的熱失控預警和火災報警技術(shù)、高效滅火抗復燃技術(shù)等。
記者在研討會(huì )上了解到，近年來(lái)，多個(gè)機構在儲能電站消防安全技術(shù)研究方面已取得成效。例如，應急管理部天津消防研究所組建了獨具特色的鋰電池火災調查團隊、鋰電池火災抑制研究團隊、儲能火災安全分級與評價(jià)研究團隊、儲能滅火裝置有效性研究團隊等。(來(lái)源：科技日報記者 吳葉凡)
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