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全國人大代表姜希猛:推進電化學儲能系統安全、高質量發展

發布日期:2022-03-09

核心提示:在今年全國兩會上,全國人大代表、四川樂山太陽能研究院院長姜希猛建議,電化學儲能發展面臨安全問題的挑戰,建議推進電化學儲能
 在今年全國兩會上,全國人大代表、四川樂山太陽能研究院院長姜希猛建議,電化學儲能發展面臨安全問題的挑戰,建議推進電化學儲能系統安全、高質量發展。

  當前,在國家“雙碳”戰略下,以光伏、風電為代表的新能源蓬勃發展。隨著光伏、風電大量的接入,電網的調頻、調峰資源需求急劇上升,儲能系統在解決新能源消納、增強電網穩定性、提高配電系統利用效率等方面發揮的作用日益重要。電化學儲能(鋰離子)系統,由于部署環境要求低,適用場景多,其應用規模正在快速增長。

  電化學儲能雖然前景廣闊,但也面臨不少困難。首當其沖的就是安全問題。鋰離子電池在制造工藝上正負極之間只有一層很薄的隔膜絕緣。在長期數千次的充放電循環中,尤其是過充過放狀態下,電化學反應中負極會有鋰晶體析出現象發生,若持續累積則可能最終將刺破隔膜,造成電芯短路故障,局部熱失控。基于鋰離子的電化學儲能系統將數千個電芯進行串/并聯放在集裝箱有限空間內,其中任何一個電芯出現安全問題,如果沒有嚴密的安全防護措施提前應對,都可能引起系統的連鎖反映,造成爆炸事故。

  近年國內外已經出現過數十起儲能電站安全事故問題。以韓國為例,自2018年以來已經累計發生24起電化學儲能電站起火爆炸事故。

  歐美等電化學儲能應用較早的區域,已經明確將儲能電站電池熱失控風險評估(如:北美UL9540A)做為強制入網標準。當前國內尚未出臺針對儲能電站電池系統的安全規范及技術標準要求,僅有部分團標提及儲能集裝箱安全間距、防火要求。

  為此,姜希猛建議:

  (一)盡快出臺儲能電站建設運維安全指引標準,完善電化學儲能電池系統熱失控發生前預警、事故時保護機制、事故后防擴散技術要求,指導國內儲能電站安全體系建立,降低儲能電站失火風險,為儲能安全、有序、高質量發展打好基礎。

  (二)出臺儲能產品設計和生產安全架構指引標準。在系統設備的技術層面,要求儲能系統制造商具備從電芯、模塊、電池簇、到集裝箱系統的多級安全保障設計,用先進的技術架構提供安全、可靠的儲能產品整機方案。

  1、電芯級——通過相應的技術手段對電芯的內短路情況進行檢測,識別內短路問題,并提前預警,防患于未然。

  2、模組級——電池模塊發生故障后應及時切除故障模塊避免故障擴散。電池模塊在安裝、維護等非開機工作狀態時接線端子應處于保護狀態,即使誤短路、觸摸也不會造成安全風險。

  3、電池簇級——兩個以上電池簇直接并聯時,由于電池不一致性,不可避免會出現簇間充放電電流不均衡以及簇間環流問題,這些問題會導致電池發熱以及安全隱患,應采用技術手段進行簇級充放電均流控制及防簇間環流措施。同時,在緊急狀況出現時,電池簇應具備主動關斷功能,實現從部分短路到完全短路的全范圍保護。

  4、集裝箱級——儲能系統熱失控后,集裝箱內將聚集大量可燃氣體。因此集裝箱系統應具備可燃氣體探測器、火災探測器、清潔氣體滅火裝置、可燃氣體排放裝置。實現消防前智能檢測、主動排氣,儲能集裝箱的排氣通風量必須滿足《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058-2014要求,避免可燃氣體聚集、爆燃。在結構設計上,電池艙應與環控、配電和消防等應分倉設計,保障監控及消防系統在電池艙出現事故異常時不受影響,能夠獨立持續正常運行。

  (三)從國家層面建立鋰離子電池全生命周期可追溯機制。鋰離子電池作為電化學儲能關鍵部件,應將其生產制造、系統組裝、運行、維護、退役等環節納入數字化平臺監測,做到事故可追溯,產品質量可溯源。從源頭上提升電池質量,杜絕儲能安全事故,為電化學儲能的長期發展鋪好基石。

  (四)建立健全儲能系統權威、透明、統一的國家(或省級)安全管理實時監控平臺,以信息化手段提升儲能系統安全監管實效。通過大數據、信息化手段對中大規模的儲能系統運行實時監控,實現全國各地區儲能信息有效共享,提升安全檢查及上網設備運行狀態評估能力,助力以新能源為主體的電力結構轉型。


 
 
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