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安全性欠缺成锂电储能产业“绊脚石”

作者:韩逸飞 来源:中国能源报 发布时间:2020-08-19 浏览:
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中国储能网讯:随着锂离子电池储能电站的大量建设,安全风险也在逐步增加。一方面,锂离子电池中的电极材料、隔膜等均为可燃物,热失控时极易起火;另一方面,在系统集成与应用环节,由于认知的局限和成本的考虑,集成商往往忽视安全防控措施配置。一旦发生火灾,将造成储能系统整体烧毁。

当前,多地出台政策,鼓励新能源项目配置储能。储能在发电侧又迎来一波行情。

中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙表示,由于可再生能源与分布式能源在大电网中的大量接入,结合微电网与电动车的普及应用,电化学储能技术将是协调这些应用至关重要的一环。预计未来3年,储能用锂离子电池市场将以年均30%速度增长。

然而,业内人士也提醒说,在锂离子电池储能爆发的前夕,更要重视安全问题。莫让安全问题成为储能产业发展的“绊脚石”。

储能电池安全问题凸显

目前,锂离子电池在储能应用中逐渐成为主流,占比已达87%,业内认为,最迟到2020年底,将会在储能的一两个细分市场实现大规模爆发,但是锂离子电池安全状况却让业界担忧。

在中关村储能联盟日前举办的线上交流会上,中国电科院储能与电工新技术研究所副总工杨凯表示,随着锂离子电池储能的大量建设,安全风险也在逐步增加。“主要有两个方面原因,一方面,锂离子电池中的电极材料、隔膜等均为可燃物,热失控时极易起火;另一方面,在系统集成与应用环节,由于认知的局限和成本的考虑,集成商往往会忽视安全防控措施配置。这将导致一旦发生火灾,无法有效抑制,造成储能系统整体烧毁。”

“我国目前针对锂离子储能安全防控措施的相关标准尚未完全建立,这两年有相关机构在推动包括储能电池本体、集成、应用和运维等方面的标准建立,相信伴随标准的建立,锂离子储能的安全防控措施也会相应完善,锂离子电池储能安全性也将大幅提升。”杨凯表示。

盛威集团有限公司储能事业部总经理黎朝晖表示,2018年,电化学储能电站领域曾出台过包括纯电池与电池组、通讯基站等行业标准,但是在具体执行中却存在问题,如标准的编制进度跟不上产业发展的速度;在实际应用中,有的地方并没有很好的执行标准。

“锂离子电池作为电子元件,非常复杂和特殊,当作为一个能量载体,本身就存在安全隐患,一旦发生在储能领域起火或爆炸,后果不堪设想,甚至会影响行业整体发展。”黎朝晖说。

不能轻视潜在安全风险

储能系统电池串并联数量多、规模大、运行功率大,安全风险和影响比电动汽车动力电池更加突出。业内人士认为,就目前现状来看,我国锂离子电池储能系统在实际运行中潜在风险并不小。

杨凯表示,我国锂离子电池储能系统在实际运行中的安全风险主要体现在四个方面。第一,储能热管理系统设计存在缺陷,这将造成不同温度区域的电池性能衰减速度不一样,并直接造成性能衰减快的电池逐步产生安全隐患;第二,安全预警的时效性不高,有明显的滞后性,当发现异常时,热失控反应往往已经开始;第三,安全防护措施缺失,没有将热失控控制在一个有限的范围内。一个电池热失控后会在短时间蔓延,让整个系统烧毁;第四,消防安全措施针对性不强,95%的消防使用的是七氟丙烷,但这仅对消灭小范围明火有效,在复燃或大面积燃烧时,并没有效果。

黎朝晖认为,锂离子电池在日常储能应用中,除了正常的充放电反应外,还有很多放热副反应,在电、热等刺激下,放热副反应会被触发,从而造成热量的大量积聚,最终导致电池热失控。

中国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所主任官亦标也表示,对于电池的理解,不能供应商说什么就是什么;另外,从工程实践来讲,业内并不了解如何计算整个储能电站的容量,这对于一个高速发展的行业来说非常危险。

筑牢安全防护底线

数据显示,从2017年至今的三年间,国内外发生了多起锂离子电池储能系统/电站火灾事故。安全问题已经无法回避。

杨凯指出,解决安全问题,要从多方面入手。其中最关键的两点,第一,要从选用高安全电池本体开始,包括选用高热稳定性正极材料、隔膜无机化、电解质固态化等;第二,一定要按照国标中的规定,对储能用锂离子电池做针对性的安全测试。

“此外,要注重高效热管理、完善安全预警机制、做好安全防护要、消防安全和市政消防措施一定要到位。”杨凯说,“只有多方面协同发力,才能让锂离子储能安全问题得到有效解决。”

“在锂离子储能电站的电池选择上,要尽可能选择磷酸铁锂电池保障安全性;业内要强调电池管理系统在全生命周期中的可靠性,不要一味追求主动均衡的功能。要在电池的生命周期内,测准温度,降低误差,同时要管控住电池过充或者过温。”黎朝晖说,“另外,一些包括空调在内的辅助性设备,该更换的时候一定要更换,该日常维护就必须日常维护。”

官亦标说,在储能行业发展的十字路口,要想稳健前行,就必须全环节严格执行有效标准,这关乎产业的持续发展。率先执行标准才会少走弯路、抢占先机。

关键字:锂电池 储能系统

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