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储能如何安全发展?

作者:中国储能网新闻中心 来源:财经国家周刊 发布时间:2021-04-20 浏览:次
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中国储能网讯:4月16日,北京市丰台区某储能电站起火。在处置过程中,储能电站发生毫无征兆的爆炸,导致2名消防员牺牲。

储能电站是智能电网、可再生能源高占比能源系统、“互联网+”智慧能源的重要组成部分和关键支撑技术,被认为是未来最具前景的能源产业。通俗地讲,储能电站就相当于是一个“巨型充电宝”,用来存储电能。

近年来,随着储能装置应用范围的不断扩大,大到储能电站,小到新能源汽车、充电宝,起火事故时有发生。如何安全发展成为储能行业必须面对的问题。

谁是祸首?

近年来,我国储能产业发展迅速,压缩空气储能、飞轮储能,超导储能和超级电容,铅蓄电池、钠硫电池、液流电池等储能技术研发应用加速。随着电动汽车、储能电站等应用场景的不断增加和普及,储能电池处于快速发展的状态,其中锂离子电池最为常见。

锂离子电池负极材料主要以碳材料、合金材料、钛酸锂为主。由于碳与锂的电位接近,当电池过充电时会在碳电极表面析出金属锂形成锂枝晶,锂枝晶长大会刺穿电池隔膜引发短路;而以合金类材料作为负极材料的锂离子电池,在充放电的过程中,由于电池体积会发生较大变化,同样可能导致穿透隔膜,造成短路和热失控。这些短路成为锂电池起火甚至爆炸的重要原因。

本次起火事故具体原因尚未公布,但对于大型储能电站来说,除了锂电池本身的问题外,系统安全、电气安全以及施工安装等同样可能导致火灾事故发生。

如何更安全?

储能产业高速发展的同时,安全始终是外界关注的核心问题。这已经不是储能装置第一次起火。

目前,国内储能在电网侧、发电侧、用户侧均出现过不同程度的火灾事故,储能系统安全问题已然成为悬在储能行业头上的“达摩克利斯之剑”,重视储能系统风险管控和安全问题迫在眉睫。

此前,有专家曾表示,储能电站和电动汽车一样,安全稳定性是最为重要的指标。

为了寻找安全的储能电池,业界一直在努力探索。20世纪70年代开始,钛酸锂被作为超导材料进行研究。1996年,加拿大研究者K.Zaghib首次提出可采用钛酸锂材料作负极与高电压正极组成锂离子蓄电池,与碳电极组成不对称超级电容器。1999年前后,科学家发现具有尖晶石结构的钛酸锂由于其在嵌脱锂过程中晶格常数几乎不发生变化,开始作为负极材料开始研究。

据有关专家介绍,钛酸锂作为负极材料嵌锂电位高,在充电的过程中能够避免金属锂的生成和析出,又因其平衡电位高于绝大部分电解质溶剂的还原电位,不与电解液反应,不形成固—液界面钝化膜,避免了很多副反应的发生,安全性能显著优于传统的锂离子电池。

鉴于钛酸锂为负极的锂离子电池的优良特性,近年来如银隆等企业、科研机构纷纷加大对钛酸锂研究的投入力度。钛酸锂相关发明专利从2004年至今增长超过百倍。

钛酸锂作为新电源的重要原料,一度成为行业内外关注的焦点,钛酸锂为负极材料解决了安全问题,根据夏威夷自然能源研究所基于银隆钛酸锂储能系统前三年的运行记录,发表于Journal of Power Sources的文章信息可获知,3年时间中,系统单体电芯等效100%DOD(放电深度)超过5000次,银隆奥钛1MW/250kwh钛酸锂储能系统处于工作状态的时间达到90%,期间没有出现过任何故障。据了解,银隆新能源汽车已在全国超过130个城市稳定运行,经统计,搭载银隆钛酸锂动力电池的新能源汽车,未发生过电池安全事故。

除了通过技术创新,彻底解决安全隐患外,通过严格的管理,从安全角度设立标准,提高准入门槛,将储能电池和电站系统进行专业权威的评估认证,同样是保障系统安全的重要手段。

不能因噎废食

加快储能技术与产业发展,对于构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系,推进我国能源行业供给侧改革、推动能源生产和利用方式变革,如期实现碳达峰、碳中和具有重要战略意义。

以位于河北张家口的采用银隆钛酸锂储能系统的张北风光储输示范工程为例,是我国最大的风光储输示范工程,将风、光资源“储存”起来,并转化为优质可靠的绿色电能输入电网,并能在“平滑波动”和“削峰填谷”运行模式间灵活切换,保持电网正常运行。

随着可再生能源渗透率提高,调峰、调频、微电网等需求强烈,储能应用已成为能源发展的基本条件。中国储能产业在项目规划、政策支持和产能布局等方面均加快了发展的脚步,我国储能正处于从示范应用向商业化初期发展过渡的重要阶段。此次储能电站起火事件受到社会各界高度关注,但不能因噎废食。

业内专家表示,安全事故只是小概率事件,但存在的安全隐患不容忽视。储能还处于产业发展早期阶段,对于新事物的认知,大众普遍会有放大意识。因此需要客观理性地看待已暴露出来的事故隐患,举一反三,确保安全发展,储能产业才能走得更稳更远。

关键字:储能安全

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