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储能消防领域未来市场规模或将达到600亿

作者:中国储能网新闻中心 来源:国际能源网 发布时间:2022-05-12 浏览:

中国储能网讯:2019年储能行业飞速发展以来,一连串与储能相关的产业也在崛起中。储能消防即是其一。储能安全事故让世人对于储能消防更加关注。这一领域也在吸引着更多的企业投入资本。有关机构测算,储能消防领域未来市场规模将达到600亿。

41起事故烧出储能消防重要性

与电动汽车相比,新能源汽车动力电池容量在10~100kWh之间,而储能电站规模则是100MWh级别,并且规模越来越大。就在3月19日,澳大利亚有消息传出,澳大利亚最大公用事业公司AGL将在新南威尔士州建造一个500MW/ 2000MWh的电池储能系统,这一名为Hunter Energy Hub的储能电站的容量是“维多利亚大电池”的四倍之多。而300MW/450MWh的“维多利亚大电池”是目前已经成功并网的最大电池储能系统。

储能电站越建越大已经成为定局。在这样的情况下,储能电站的火灾影响更大。

以宁德时代储能用单个磷酸铁锂电2V/271Ah测算,100MWh的储能电站含有的电池数量约为11.5万个,其中任何一个电池发生热失控都可能引发火灾。

随之而来的是储能安全问题却还没有得到比较完善地解决。就在去年7月30日,“维多利亚大电池”项目中,一个重达13吨的特斯拉巨型锂离子电池Megapack起火。不仅如此,近些年来,储能电站起火的报道层出不穷。

2017-2022全球储能电站火灾情况(部分)

据不完全统计,2017年至今全球储能电站项目至少发生了41起事故,其中,韩国34起、美国3起、中国2起、比利时和澳大利亚各1起。

储能电站标准缺失隐患无穷

目前我国对电动汽车消防安全比较重视,已经公布了从动力电池系统火灾防控装置性能检验、火灾报警、疏散、应急救援和灭火等领域的安全标准,但储能方面,当前标准只涵盖了火灾报警及灭火领域。

随着电化学储能装机规模的不断扩大,标准体系的缺失将会给储能电站安全运行埋下隐患。

我国在2014年曾经发布《电化学储能电站设计规范》,但比较粗略。2021年年底《电化学储能电站安全规程》征求意见发布,目前尚未公布。相对于14年的规范,2021年所提出的安全规程在消防安全方面规定更加严格:

(1)新增要求储能电站要实现PACK级别探测:规范规定储能电站每个电池模块宜单独配置探测器。

(2)新增要求储能电站要安装需具备火灾识别功能的视频监控系统,并与火灾报警系统联动。

(3)新增对火灾灭火剂性能提出要求:规范要求储能电站灭火要以电池模组为单位,灭火介质具有良好的绝缘性和降温性能,能扑灭电池火灾和电气设备火灾,且防止复燃。

2021年12月30日国家将电化学储能设施消防安全纳入《“十四五”国家应急体系规划》,作为安全生产攻坚重点。

今年2月10日国家发改委、能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》,相较于2021年7月发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,新政策细化了储能安全标准体系的具体覆盖内容,如加快制定消防灭火标准,明确了储能安全技术突破方向,如突破电化学系统安全预警、高效灭火技术等等,为储能大规模装机及稳定安全运行创造有利条件。

储能电站安全的痛点在热失控

储能安全问题的难点在于,热失控难以控制,且容易引起多米诺骨牌效应。据研究表明:锂电池(三元、磷酸铁锂)热失控由电滥用、热滥用和机械滥用引起。电滥用包括过充、过放、强制放电、高放电倍率;热滥用包括外部加热、过热;机械滥用包括穿透、碰撞、抛下、震动、浸没,外部滥用是导致电池热失控的直接原因。

单个锂电池着火后,在热滥用的作用下电池模组内部相邻电池也相继发生热失控,整个电池模组和电池簇会被点燃,最终导致储能电站出现火灾甚至爆炸。

热失控预警是储能电站安全的前置防线。锂离子电池材料易燃易爆,在各种滥用下容易发生热失控,因此电池本体的材料安全性是储能电站安全的第一道防线,第二道防线是过程安全,监控锂电池运行过程中的安全状态,发生异常时进行预警,最后一道防线是消防安全,发生火灾后阻隔其蔓延,灭火并防止复燃。

热失控预警作用在火灾前,通过与BMS系统联动在发生热失控时切断电源,如果模组内部发生火灾会触发灭火系统并进行pack级别灭火,阻止火灾进一步蔓延。相较于火灾报警系统,热失控预警针对的是火灾发生前,对锂电池内部化学物理参数进行探测,判断热失控是否发生,一旦发生就可以立即采取措施,相较于火灾报警,火灾预警系统是阻止火灾进一步蔓延的重要措施。

热失控预警具有较高技术壁垒。热失控探测需要借助传感器,将探测到的物理信号转变为电信号进行传输,传感器属于火灾预警系统的前端触发设备,是集成了物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输等技术的高附加值产品,在技术含量和生产工艺方面均存在较高的技术壁垒 。

在灭火方面,应用的主要有水、全氟已酮、七氟丙烷等介质,可以扑灭火灾并阻止复燃。其中水降温效果最好,七氟丙烷灭火响应时间最短。常用作灭火剂的CO2则会有复燃现象,并不适合扑灭锂电池火灾。

来源:民生证券

600亿市场成储能新蓝海

不过目前随着强制配储政策推进,驱动储能市场规模不断扩大。截至2021年底,全国已有21个省级行政区在全省或部分地区明确了新增新能源发电项目规制性配储能比例以及配储时长。3个省份出台鼓励配储政策。综合来看,平均配储比例约为10%,配储时长约为2h。其中,全省或部分地区要求配储的省份2021年风电光伏装机量达到全国风光装机量的81%,为储能装机量增加的主要来源。

根据测算,2030年电化学新增储能装机量中国和全球的体量分别为150/600GW,GW消防产品价值在1-1.5亿之间,2030年中国/全球储能消防市场规模有望达到至少150/600亿元。

沈阳消防研究所研究员张颖琮指出,国内储能电站消防投入占总投资比例小于2%,国外3%-5%。

显然就投入来说,我国储能电站的消防投入还不够,换句话说安全意识还没有达到那么高的程度。但随着我国储能政策中对储能消防的重视和对安全标准的强化,储能消防在储能电站中的重要性将进一步提升。随着电化学储能装机规模不断扩大,储能消防将成为新蓝海。

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