“三道防線”保障儲能行業行穩致遠

2024-09-23 11:36:13來源：科技日報

近年來，在“雙碳”目標引領下，我國儲能產業步入發展快車道，在建及投運的儲能裝機規模保持高速增長態勢。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百吉瓦時。

儲能產業蓬勃發展的同時，儲能安全問題日益成為人們關注的焦點。近日，在第四屆國際儲能安全研討會上，專家學者圍繞儲能安全話題進行交流，共同探討保障儲能安全的創新路徑。

事關能源系統穩定運行

新型電力系統是新型能源體系的重要組成和實現“雙碳”目標的關鍵載體。國家能源局組織有關單位編制的《新型電力系統發展藍皮書》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任務，以源網荷儲多向協同、靈活互動為堅強支撐。

儲能技術是構建新型電力系統的重要一環。研討會上，中國科學技術大學教授孫金華介紹，太陽能、風能等新能源最大的特性是間歇性、隨機性、波動性。這些特性增加了電力系統調節難度，制約新能源高效利用。儲能技術則通過發揮調節作用，提升新能源可調可控能力，滿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，推動新能源成為發電量增量主體。

我國高度重視儲能技術發展。今年7月，國家發展改革委等部門聯合印發的《加快構建新型電力系統行動方案(2024—2027年)》提出，圍繞不同應用場景對爬坡速率、容量、長時間尺度調節及經濟性、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、液態空氣儲能、鈉離子電池、鉛炭電池等多種技術路線的儲能電站。

“作為推動能源轉型、實現綠色低碳目標的重要技術，儲能的安全性與可靠性直接關系到能源系統的穩定運行和可持續發展。”中國能源研究會副理事長兼秘書長孫正運說，儲能設施的安全穩定運行，不僅關系能源系統整體安全，更直接影響人民群眾生命財產安全。

敲響電站安全管理警鐘

從技術角度看，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非常低，熱失控風險也較低。

但是，這并不代表絕對安全。孫金華解釋，以鋰離子電池為例，它由正極材料、負極材料、電解液、電解質及隔膜等組成。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生接觸，而且在高溫條件下，電池內部的金屬氧化物會發生分解，進一步釋放出氧氣。此外，電池材料的分解以及材料間的相互作用會產生熱量。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或十幾萬個儲能電池通過串并聯方式組成。電池組成系統后，電池自身熱失控累積概率會增加。”孫金華說，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生火災的風險上升。

與會專家學者普遍認為，隨著儲能產業規?；l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，隨著儲能規模的擴大和應用場景的拓展，新安全風險也相應增長。近年來，世界多地發生的電化學儲能電站火災事故給儲能行業敲響警鐘。

孫金華介紹，據公開報道，從2022年1月到2023年9月，全球7000余座儲能電站發生火災46起。從2017年8月到2019年5月，韓國1000余座電化學儲能電站發生火災23起;從2023年1月到9月，美國共發生6起儲能電站火災。“安全已成為制約電化學儲能行業發展的瓶頸之一。”孫金華說。

加強預警監測技術研發

安全有序是儲能產業行穩致遠的基石。近年來，我國不斷加強儲能電站安全監督管理。國家能源局發布《關于加強發電側電網側電化學儲能電站安全運行風險監測的通知》等文件，對新型儲能規劃設計、施工驗收等全過程提出安全管理要求。國家市場監督管理總局批準發布《電化學儲能電站安全規程》等儲能安全相關國家標準。

在孫金華看來，保障儲能電站安全，要筑牢“三道防線”。

本體安全是第一道防線。“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，降低事故發生概率。”孫金華說。

過程安全是第二道防線。“電池組成系統后，要進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。”孫金華說，目前學界已有相關技術創新成果，如光纖原位檢測技術等。

消防安全是第三道防線。“如果第一道和第二道防線都被突破了，就務必要確保在著火瞬間能監測到火情并報警，與消防部門聯動，及時撲滅火災，做到‘小火不成大災’。”孫金華說。

他還提醒，電化學儲能電池引發的火災和建筑火災、工業火災特性完全不同，用于建筑火災的探測報警及滅火技術未必適用于儲能系統，必須要發展基于儲能系統火災特性的安全防控技術，如多參數融合的熱失控預警和火災報警技術、高效滅火抗復燃技術等。

記者在研討會上了解到，近年來，多個機構在儲能電站消防安全技術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研究團隊、儲能滅火裝置有效性研究團隊等。

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