儲能電站安全思考

9月20日凌晨，位于美國加州蒙特雷(Monterey)太平洋瓦電(PG&E)公司的一個變電站起火，起火原因是由變電站中的特斯拉Megapack巨型電池儲能設備造成的。

據(jù)國際能源網(wǎng)/儲能頭條了解，該儲能設施容納 256個特斯拉Megapack電池單元，每個單元都將電池和PCS設備集成在一個柜子里，通過變壓器和開關設備連接到115kV輸電系統(tǒng)，并且能夠存儲高達730 兆瓦時的能量。

目前沒有現(xiàn)場人員受傷。

這不是特斯拉 Megapack 第一次著火了。

2021年，一臺特斯拉 Megapack 在澳大利亞的另一個大型電池項目中起火，大火燒了整整一周都沒滅。

不僅是特斯拉。

2021年4月，北京豐臺一儲能電站發(fā)生火災，消防隊在對電站南區(qū)進行處置過程中，電站北區(qū)在毫無征兆的情況下突發(fā)爆炸，導致2名消防員犧牲，1名消防員受傷(傷情穩(wěn)定)，電站內(nèi)1名員工失聯(lián)。

2021年4月6日，韓國一光伏電站儲能系統(tǒng)(ESS)起火，燒毀面積達22平方米，共造成約4.4億韓元損失(約合人民幣258萬元)。

據(jù)不完全統(tǒng)計，近3年內(nèi)，全球范圍內(nèi)的儲能項目發(fā)生爆炸和火災事故多達26起。這些儲能事故也嚴厲拷問著儲能市場。儲能電站安全事故為什么頻頻發(fā)生?主要原因有哪些? 如何才能解決隱憂，保障儲能電站的運行安全?

儲能電池電站為什么會起火?

這是電池本身的材料、結構和電化學性能決定的。

化學課教過燃燒的三要素：還原劑、氧化劑和熱量。

在電池的內(nèi)部，還原劑和氧化劑都擠在一起，一旦電池過充或者短路，給一點熱量，高溫高壓的環(huán)境下，周圍的電芯很可能會跟著一起起火。一顆接著一顆，鏈式反應一發(fā)不可收拾。

而儲能電站里的電池，危險性比電動汽車上還要高。

首先，儲能電站的電池集中存放，更容易引發(fā)連鎖反應。儲能電站的規(guī)模一般都比較大，2021年北京豐臺發(fā)生事故的光儲充電站，容量25MWH，也就是25000度電，同時供應著94根150kw的快充樁使用。這大概相當于把五千臺普通的電動汽車的電池放到一起。

而澳洲那個整整燒了一周的特斯拉儲能項目，總規(guī)模甚至達到了450MWh,單個起火的儲能包容量就有3MWH,足足有13噸重。

其次，電芯的質(zhì)量參差不齊。為了降低成本，有些儲能電站會使用電動汽車的退役動力電池。電動汽車雖然不能用了，但還可以作為儲能繼續(xù)使用。這有點像某電池的廣告;“別扔，還能用呢”。遙控車上用完了，遙控器還能繼續(xù)用。也就是把退役的電池拆開，放到儲能電站里繼續(xù)用。其實，電池不怕舊也不怕新，怕就怕新舊不一，也就是所謂的電芯一致性差。遙控器上兩節(jié)干電池不算什么，但儲能電站里少則幾百個，多則上萬個電芯大規(guī)模使用起來，問題就完全不一樣了。

這樣的儲能電站運行起來就好比蒙眼開車，全憑運氣。一旦發(fā)生過充，很容易發(fā)生短路，再嚴重一些就是起火。

最后，儲能管理系統(tǒng)負荷過重。電動汽車行業(yè)有100多項國家標準，裝在車上的車規(guī)級BMS都是非常嚴密的。但在儲能行業(yè)，國家標準還不到20項，且其消防安全國標至今不存在。為了降低成本，用的器件可能更便宜，最后還得全年無休、不間斷進行充放電工作，所以儲能電站的管理系統(tǒng)和各種功率元器件，負荷很高。

總結來說，儲能電站的危險性主要來源于三個方面，大規(guī)模的電池存放，退役電池的一致性和管理系統(tǒng)的可靠性。

除此之外，還有一些其他誘因，例如工藝、材料、應用方式、預警監(jiān)控消防系統(tǒng)、運行環(huán)境、安全管理等因素都可能造成事故的發(fā)生。

如何解決儲能安全問題

近年來，為促進能源結構的轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)低碳綠色發(fā)展，儲能產(chǎn)業(yè)越來越受到資本市場的關注，也成為了備受國家支持的重點領域。

除了特斯拉外，比亞迪、寧德時代、國軒高科、贛鋒鋰業(yè)等公司也相繼布局了鋰電池儲能板塊。汽車行業(yè)專家曹廣平表示，對于這些涉足鋰電池儲能的電動車企和動力電池公司而言，最大的挑戰(zhàn)在于如何控制電池的成本、保障產(chǎn)品的安全性以及增強電池的循環(huán)壽命。

這其中，安全問題一直是整個行業(yè)最為關注的事。

業(yè)內(nèi)專家認為：

一是不應以犧牲安全措施為代價壓低成本。目前，國內(nèi)儲能項目招標價格過低，逼近成本價，同時要求項目在短期內(nèi)必須上馬。低成本限制了系統(tǒng)安全措施的投入，倉促交付又會導致系統(tǒng)測試與驗證期過短，無法充分論證安全性的問題。因此，在保證安全的前提下實現(xiàn)可接受的技術經(jīng)濟性是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要克服的挑戰(zhàn)。

二是要盡快推進安全標準及相關規(guī)范的制定。在儲能標準與安全規(guī)范上，世界各國都在探索中，但目前仍沒有完善的標準體系出臺。相比較之下，歐美各國在儲能應用方面發(fā)展較早，在大量實踐數(shù)據(jù)的支撐下，海外經(jīng)驗值得我國學習和借鑒。

三是要對儲能項目進行充分的安全評估。說到底儲能項目是一個系統(tǒng)，引發(fā)事故的往往是與電芯配套的外圍系統(tǒng)，通過嚴格有效的管控、從安全角度提高準入門檻，并經(jīng)過充分的安全測試與權威認證是可以保障鋰電池儲能系統(tǒng)安全性的。

據(jù)國際能源網(wǎng)/儲能頭條了解，2022年2月開始實施的《電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術規(guī)定》，儲能系統(tǒng)并網(wǎng)測試共有13項試驗，包括了電能質(zhì)量、功率控制、電網(wǎng)適應性、保護和安全自動裝置、通信與自動化等。

對于電力系統(tǒng)來說，電池儲能仍是新生事物。如何安全地使用好儲能，是這個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提，需要全行業(yè)，也需要多部門、多體系共同來協(xié)作。