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锂离子电池储能安全之路任重道远!

   日期:2019-10-10     来源:中关村储能产业技术联盟    浏览:1014    评论:0    
相较其它电化学储能技术而言,锂离子电池近几年来一直保持快速增长态势,并且连续六年占据全球新增投运总规模的最大比重,装机规模也在2018年迎来了创纪录的新高,达到3501.5MW,是2017年同期锂电新增投运规模的4倍多,并且超过2017年底锂电累计投运规模的1.5倍。

(来源:微信公众号“中关村储能产业技术联盟” ID:CNESA_ORG 者:唐亮)

图:连续六年全球新增投运锂电储能项目规模(2013-2018)
数据来源:CNESA全球储能项目库

与其快速增长和装机占比第一形成鲜明对比的则是接连发生的电动汽车和储能电站的火灾事故。

国外,特斯拉汽车起火事故屡见报道。国内,根据国家市场监督管理总局的数据,2018年至少发生了40起涉及新能源汽车火灾的事故,而这些新能源汽车大多都采用锂离子电池。工信部曾先后印发《关于开展新能源客车安全隐患专项排查工作的通知》、《关于开展新能源乘用车、载货汽车安全隐患专项排查工作的通知》、《关于开展新能源汽车安全隐患排查工作的通知》,要求新能源汽车生产企业开展安全隐患排查,降低事故风险。

2017年8月至2019年5月间,韩国接连发生了23起储能电站火灾事故。韩国政府一度暂停了所有在运的储能电站项目,并成立事故联合调查委员会全面深入调查事故原因。2019年6月,韩国通商产业资源部正式对外公布了事故调查报告,但就韩国媒体以及国内外专家反馈信息来看,该报告并未有足够的说服力,其中最受争议的部分莫过于对电池企业责任的认定。而就在韩国调查报告发布、实施安全防护措施之后的三个月内,韩国又新发生了两起储能电站火灾事故,使本就处于寒冬中的韩国储能行业更加雪上加霜,大型储能电站特别是锂离子电池储能系统安全性的问题再次引起社会关注。

锂离子电池在过充过放、过热、机械碰撞等内外部因素的作用下,容易引起电池隔膜崩溃、内部短路,从而导致热失控的发生,这是锂离子电池发生安全问题的本质原因。此外,锂离子电池目前采用的电解液有机溶剂大多属于易燃或可燃液体,这又增加了其发生火灾的隐患。就目前传统的安全消防措施而言,并不能有效抑制锂离子电池的热失控,从而导致初期火灾迅速蔓延,进而演变为大规模火灾。

为解决安全问题,美国DOE于2014年发布储能安全战略规划,并于2015年成立了储能安全工作组,下设三个工作组,标准工作组便是其中之一,旨在推动和协调NFPA、UL、CSA、ICC、IEEE、DNV GL、FM Global等机构制修订储能安全相关的标准,并提供相关研究基础数据。目前,面向储能系统本体和安装要求的相关标准主要有UL 9540、NFPA 855等,这两项标准已被批准为美国国家标准,UL 9540同时也被批准为加拿大国家标准。

国内,中电联2014年主编了GB 51048-2014《电化学储能电站设计规范》。全国电力储能标委会成立后,陆续制定发布了GB/T 36558-2018《电力系统电化学储能系统通用技术条件》、GB/T 36276-2018《电力储能用锂离子电池》等国家标准。中关村储能产业技术联盟从2018年起就组织相关企业,结合实际项目经验,制定团体标准,已发布和正在组织制定的相关标准如下表所示。
资料来源:CNESA储能标准

杨裕生院士曾指出安全性是一个事故概率问题。储能系统事故概率与容量成正比,规模大的储能系统危险性大。如果安全因素控制得好,发生危险事故的概率就会降低。随着标准的不断完善,能够从不同层面,帮助储能系统不断降低安全风险,做到安全的相对可控。

目前,在基础研究没有取得更进一步的突破前,储能系统可以通过综合措施来降低风险概率,加强锂离子电池储能系统的安全。一方面,做好系统设计,采用符合电力储能特定要求的系统、零部件,以确保储能本体的安全。另一方面,要做好监控预警、建筑消防设计以及防护措施,搭建储能系统的另一道屏障。针对锂离子电池火灾特性,要能够做到分级预警和处理措施,建立相应的安全防线:首先,要能快速定位预警电池隐患;其次,在电池热失控初期能够及时介入,防止热失控蔓延;最后,在火灾无法控制之时,能有最后的外部消防措施,保证火灾不对外界产生影响。

结语

作为新兴产业,储能在发展进程中肯定会遇到诸多问题。面对事故,我们需要做到的是,不要恐慌,也不要遮掩,而是要充分进行事故调查和原因分析,并从中总结经验教训。只有整个行业和产业链上下游通力合作,才有可能解决安全隐患问题,储能才能得到更广泛的应用和发展,储能行业才会拥有更加美好的未来。 
 

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