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鋰離子電池儲能安全之路任重道遠!

放大字體??縮小字體 光伏產業網訊 發布日期:2019-10-11??瀏覽次數:229
核心提示:鋰離子電池儲能安全之路任重道遠!
 相較其它電化學儲能技術而言,鋰離子電池近幾年來一直保持快速增長態勢,并且連續六年占據全球新增投運總規模的最大比重,裝機規模也在2018年迎來了創紀錄的新高,達到3501.5MW,是2017年同期鋰電新增投運規模的4倍多,并且超過2017年底鋰電累計投運規模的1.5倍。

 

 

 

圖:連續六年全球新增投運鋰電儲能項目規模(2013-2018)

數據來源:CNESA全球儲能項目庫

與其快速增長和裝機占比第一形成鮮明對比的則是接連發生的電動汽車和儲能電站的火災事故。

國外,特斯拉汽車起火事故屢見報道。國內,根據國家市場監督管理總局的數據,2018年至少發生了40起涉及新能源汽車火災的事故,而這些新能源汽車大多都采用鋰離子電池。工信部曾先后印發《關于開展新能源客車安全隱患專項排查工作的通知》、《關于開展新能源乘用車、載貨汽車安全隱患專項排查工作的通知》、《關于開展新能源汽車安全隱患排查工作的通知》,要求新能源汽車生產企業開展安全隱患排查,降低事故風險。

2017年8月至2019年5月間,韓國接連發生了23起儲能電站火災事故。韓國政府一度暫停了所有在運的儲能電站項目,并成立事故聯合調查委員會全面深入調查事故原因。2019年6月,韓國通商產業資源部正式對外公布了事故調查報告,但就韓國媒體以及國內外專家反饋信息來看,該報告并未有足夠的說服力,其中最受爭議的部分莫過于對電池企業責任的認定。而就在韓國調查報告發布、實施安全防護措施之后的三個月內,韓國又新發生了兩起儲能電站火災事故,使本就處于寒冬中的韓國儲能行業更加雪上加霜,大型儲能電站特別是鋰離子電池儲能系統安全性的問題再次引起社會關注。

鋰離子電池在過充過放、過熱、機械碰撞等內外部因素的作用下,容易引起電池隔膜崩潰、內部短路,從而導致熱失控的發生,這是鋰離子電池發生安全問題的本質原因。此外,鋰離子電池目前采用的電解液有機溶劑大多屬于易燃或可燃液體,這又增加了其發生火災的隱患。就目前傳統的安全消防措施而言,并不能有效抑制鋰離子電池的熱失控,從而導致初期火災迅速蔓延,進而演變為大規模火災。

為解決安全問題,美國DOE于2014年發布儲能安全戰略規劃,并于2015年成立了儲能安全工作組,下設三個工作組,標準工作組便是其中之一,旨在推動和協調NFPA、UL、CSA、ICC、IEEE、DNV GL、FM Global等機構制修訂儲能安全相關的標準,并提供相關研究基礎數據。目前,面向儲能系統本體和安裝要求的相關標準主要有UL 9540、NFPA 855等,這兩項標準已被批準為美國國家標準,UL 9540同時也被批準為加拿大國家標準。

國內,中電聯2014年主編了GB 51048-2014《電化學儲能電站設計規范》。全國電力儲能標委會成立后,陸續制定發布了GB/T 36558-2018《電力系統電化學儲能系統通用技術條件》、GB/T 36276-2018《電力儲能用鋰離子電池》等國家標準。中關村儲能產業技術聯盟從2018年起就組織相關企業,結合實際項目經驗,制定團體標準,已發布和正在組織制定的相關標準如下表所示。

資料來源:CNESA儲能標準

楊裕生院士曾指出安全性是一個事故概率問題。儲能系統事故概率與容量成正比,規模大的儲能系統危險性大。如果安全因素控制得好,發生危險事故的概率就會降低。隨著標準的不斷完善,能夠從不同層面,幫助儲能系統不斷降低安全風險,做到安全的相對可控。

目前,在基礎研究沒有取得更進一步的突破前,儲能系統可以通過綜合措施來降低風險概率,加強鋰離子電池儲能系統的安全。一方面,做好系統設計,采用符合電力儲能特定要求的系統、零部件,以確保儲能本體的安全。另一方面,要做好監控預警、建筑消防設計以及防護措施,搭建儲能系統的另一道屏障。針對鋰離子電池火災特性,要能夠做到分級預警和處理措施,建立相應的安全防線:首先,要能快速定位預警電池隱患;其次,在電池熱失控初期能夠及時介入,防止熱失控蔓延;最后,在火災無法控制之時,能有最后的外部消防措施,保證火災不對外界產生影響。

結語

作為新興產業,儲能在發展進程中肯定會遇到諸多問題。面對事故,我們需要做到的是,不要恐慌,也不要遮掩,而是要充分進行事故調查和原因分析,并從中總結經驗教訓。只有整個行業和產業鏈上下游通力合作,才有可能解決安全隱患問題,儲能才能得到更廣泛的應用和發展,儲能行業才會擁有更加美好的未來。

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關鍵詞: 鋰離子電池
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