安全问题已成为制约电化学储能电站健康有序发展的最大痛点,而如何有效控制以磷酸铁锂电池为主的锂离子电池的复燃是最大的难点。
随着双碳目标的推进和建设以新能源为主体的新型电力系统的时代背景下,储能成为构建新型源网荷储电力系统中不可或缺的关键环节,特别是以磷酸铁锂电池为主的电化学储能近年飞速发展,但安全问题也日益凸显,国内外发生多起储能电站安全事故,特别是“北京集美4.16事件”,造成了重大的人身和财产损失,国家相关部门和行业内外也对储能电站的发展进行了深刻的思考。
近日,国家发改委、国家能源局两部委起草发布《电化学储能电站安全管理暂行办法》(征求意见稿)。文件针对双碳背景下电化学储能电站装机容量飞速发展但安全运行和隐患日益凸显的问题,坚持“安全为本、利于发展”的理念,以电化学储能电站全链条安全管理为核心,坚持三条主线(以强化电站本质安全管理为主线,以建立健全电站安全管理体系为主线,以加强电站消防应急管理为主线),建立五个机制(建设单位主体责任机制、项目准入机制、质量管控机制、并网检测机制与政府协作共管机制),全面提升储能电站安全管理工作,促进行业健康发展。
文件主要适用规模500kW/500kWh及以上的电化学储能电站,在项目准入、生产与质量控制、设计咨询、施工及验收、并网及调度、运行维护、退役管理、应急管理与事故处置等环节提出要求。文件对咨询设计工作提出具体要求,要求委托有工程咨询资质的单位编制项目可行性研究报告,禁止在人员密集场所、高层建筑内、地下建筑、易燃易爆场所部署储能电站。合理进行防火设计,明确电池室等部位的最大容量、防火分隔、防爆泄压、防火封堵等要求,配置可靠消防设施。同时要求制定储能电站质量监督管理规定,编制质量监督检查大纲;委托电力行业具备检验检测机构资质认定(CMA)储能检测资质的机构,开展储能电站并网检测。
磷酸铁锂电池为主的锂电池发生燃烧爆炸的根源在于电池热失控,诱发原因主要有两类:一种是电池内部原因,例如电池制造过程中引入的电芯内缺陷(细微金属碎屑导致内短路),或者在长期使用过程中由于充放电策略、环境等因素造成的电池老化,或者是电池管理系统电池管理策略不当,它的存在触发了电池内短路;另一种是电池外部原因,电池外部的电、热冲击,作用到电池本体上都会使电池内部出现不可逆的放热反应。
在热失控后,电池释放出烷烃类、氢气、一氧化碳等可燃气体,可通过设置烟感、温感、可燃气体探测器来进行分级检测,并与电池管理系统、通风、空调、灭火设备等进行联动。目前,针对锂电池的消防手段主要包括七氟丙烷、全氟己酮、细水雾、水消防等手段,七氟丙烷是行业内最普遍使用的灭火介质,但其降温性能较差;全氟己酮在窒息的同时可通过汽化吸收热量,对电池火灾的抑制效果相对较好;在所有的灭火剂中,水的灭火效果最明显,主要原因是水的比热容较大,其能快速吸收大量热量,使电池内部未反应的活性物质降温,但水对电池破坏较大。
总体来说,由于储能电站属于快速发展的新兴行业和电池消防的特殊性,目前还没有完全切实有效的消防手段,《电化学储能电站安全管理暂行办法》(征求意见稿)也提出下一步工作,配套本办法研究相应标准规范,细化技术指标和操作流程。(本文仅代表个人观点)