能源转型背景下,全球储能产业步入发展快车道,装机规模高速增长。但在产业蓬勃发展的同时,安全问题日益凸显,近期美国圣地亚哥天然气和电力公司电池存储设施起火,再次引发业界对于储能安全的讨论。
作为新型储能中发展最成熟、应用最广泛的技术之一,锂电池质量和安全性对储能电站稳定运行至关重要。业内人士认为,未来需要在规范锂电池标准、加强电站运维与安全监测、开发安全属性更强的新兴储能技术等方面努力,进一步保障电站安全稳定运行。
■■ 锂电安全面临挑战
保障储能电站安全运行,电池是破题关键之一。当前,全球储能市场以锂离子电池为主,以国内为例,国家能源局发布的数据显示,截至2023年底,已投运锂离子电池储能占比97.4%。不过,储能电站电池数量众多,大量锂电池集中在一起,一旦发生热失控、短路或电解液泄漏等安全问题,相比于电动汽车等其他领域影响范围更广。
中国化学与物理电源行业协会储能应用分会副秘书长陈永翀表示,目前锂电储能存在瓶颈问题,例如电芯级别的本质安全,电芯不能热失控和燃烧爆炸。“锂电储能还做不到这一点,因此大家对锂电用于未来大规模储能心存疑虑。”
“分场景看,源网侧因防火结构要求更严格,加上远离建筑物或人群,有更多空间和时间来应对火灾。相比之下,用户侧、工商业储能系统起火救援难度更大,因为这些场景下储能系统通常位于建筑物内部或附近。”鑫椤资讯高级研究员龙志强在接受《中国能源报》记者采访时指出。
业内有观点认为,磷酸铁锂电池技术是我国锂电储能的主要选择,而以往海外电化学储能装置多配套日韩相关电池企业的产品,且以安全性较低的三元锂电池为主,这或许是储能电站事故多发生在海外的原因之一。“相比三元电池,磷酸铁锂电池在安全属性和耐高温性能方面的确表现更优,但即便如此,也不能保证绝对安全。”龙志强指出。
■■ 完善管理制度
在受访人士看来,近年锂电池行业发展参差不齐,部分中低端产品抢占了市场,在安全要求较高的领域,部分产品安全措施不到位,也是导致安全隐患的原因之一。“企业层面要加强原材料以及生产过程中的质量把控,相关监管机构也需进一步加强监管力度,严防低质量的产品进入行业。”龙志强表示。
针对如何进一步保障锂电池储能电站安全运行,厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强告诉《中国能源报》记者,需进一步完善和建立统一且严格的锂电池安全标准。“锂电池储能系统安全问题在某种意义上也是成本问题,储能行业竞争激烈,买家期望在降低成本的同时保证质量,具有一定难度。在此背景下,政府层面可通过制定锂电池及储能系统相关标准,包括材料、设计、生产、运维等方面,规范市场竞争,确保产品质量,平衡价格与质量之间的关系。”
“完善锂电安全标准的同时,也要建立完整的储能电站安全管理制度。在大型储能电站旁边配置一定的救援处理能力,以便在发生安全事故时能够及时响应,包括配备必要的救援设备和物资,以及制定完善的应急救援预案等。”林伯强进一步说。
“储能电站运行三年以上,可能面临设备老化、性能下降等问题,所以要加强储能电站的运维管理,定期开展设备设施及系统的检查,包括对电池系统健康状态进行评估,对电线等设备进行检修和更换等。”龙志强指出。
事实上,近年来我国已针对锂电池出台一系列国家级、地方级规范和标准,同时加强储能电站安全监督管理。例如,为进一步规范锂电领域消防安全管理标准,精准防范化解锂电产业领域消防安全风险,常州市于今年3月29日发布《锂离子电池工厂消防安全管理规范》(DB3204/T 1059—2024)。
■■ 探索储能新兴技术
整体看,保障锂电储能安全,需从电池质量安全、运维安全、消防安全等多个方面综合考虑。龙志强指出,在锂电池运输和使用过程中必须严格遵循一系列的安全要求。储能是个系统层级概念,除涉及电池或组件,还包括整个储能系统的设计、制造、安装、使用以及维护等多个环节,每个环节都需要配合并进行质量控制,才能确保储能系统的整体安全性和可靠性。
另外值得一提的是,在锂电安全标准不断完善、安全监管升级的同时,多家储能企业也在致力于构建更加安全的电池本体,研发难燃、不燃的电池材料,探索新兴储能技术,例如压缩空气储能、飞轮储能等。同时,相关项目建设也在持续推进——我国首座电网侧飞轮储能调频电站——鼎轮能源30兆瓦飞轮储能项目在长治市屯留区成功并网发电,大唐中宁100MW/400MWh先进压缩空气储能项目完成蓄热装置吊装,项目进入主设备安装阶段。
政策层面也在不断支持储能技术创新。今年7月,国家发改委等部门联合印发的《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》提出,围绕不同应用场景对爬坡速率、容量、长时间尺度调节及经济性、安全性的需求,探索建设一批液流电池、飞轮、压缩空气储能、重力储能、二氧化碳储能、液态空气储能、钠离子电池、铅炭电池等多种技术路线的储能电站。