每一次事故的發(fā)生都是對安全生產的警醒,亦是對于技術成熟度的再次考量。
日前,海南鶯歌海鹽場100MW平價光伏項目儲能電站的起火備受行業(yè)關注,所幸未造成人員傷亡。此類事故在全球范圍內亦不少見。截至目前,韓國已累計發(fā)生30多起儲能電站失火事件,全球總共發(fā)生了60多起電化學儲能火災事故。
(圖源自京畿道議員李基仁的Facebook。韓國重要數(shù)據(jù)中心因電池起火斷電,導致韓國兩大互聯(lián)網巨頭Naver和Kakao中斷服務)
從事故官方分析報告來看,60%-80%以上儲能事故因非專業(yè)集成導致。部分廠家的系統(tǒng)集成設計只是將采購來的不同品牌的鋰電池、儲能PCS及電池管理系統(tǒng)BMS等設備簡單堆砌到集裝箱中。
電池不等于儲能系統(tǒng)
值得注意的是,電池不等于儲能系統(tǒng),電芯安全不等于儲能系統(tǒng)安全,選用質量可靠的電芯只是儲能的安全基礎,任何一個單元出錯都可能導致儲能系統(tǒng)產生不良后果。
儲能電站主流建設形式為預制艙式鋰離子電池集裝箱,電池單體通過排列結合集成模組,模組經電氣連接構成電池簇,多個電池簇與溫控系統(tǒng),消防系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)等組成電池艙。電池艙又與能量管理系統(tǒng)、儲能變流器等多個單元協(xié)同工作保障儲能電站安全運行。
單個儲能艙的容量為0.5-5MWh,內部單體電池數(shù)量可達數(shù)萬個。隨著儲能系統(tǒng)集成規(guī)模的增大,電池產品或電氣設備數(shù)量翻倍,質量問題的潛在危險性也倍增;另外電池串并聯(lián)數(shù)量和層級增多,電氣及電力電子的組合更加復雜,儲能安全的保障難度進一步加大。
隨著儲能行業(yè)的快速增長,跨界而來的集成商大量出現(xiàn)在項目合作中,一些缺乏核心技術的、不具備系統(tǒng)集成能力的企業(yè)受政策和補貼吸引進入行業(yè),并低價中標搶占市場,產品質量、可靠性不足,不規(guī)范和不專業(yè)導致安全問題時有發(fā)生,甚至造成人身傷亡和財產損失。
儲能安全考驗系統(tǒng)集成的專業(yè)能力
盡管儲能系統(tǒng)風險重重,且因多設備、涉及多學科導致復雜多變,但發(fā)展儲能是大勢所趨,是確保風電、光伏等間歇性可再生能源大規(guī)模、平穩(wěn)接入電網的關鍵技術。多場景應用也讓人不得不重視儲能,尤其電化學儲能,其具備系統(tǒng)規(guī)模大、響應速度快、能精準控制及雙向調節(jié)能力等優(yōu)勢,決不能因噎廢食。
保障儲能安全需要科學有效的系統(tǒng)集成能力。相關從業(yè)者表示:“要有效保障儲能安全,不可能通過簡單的器件堆砌和消防工具完成。系統(tǒng)的長期應用安全背后要有成體系的核心技術支撐?!?/p>
今年3月,伴隨《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》等重磅文件印發(fā),儲能商業(yè)模式、市場機制等走向健全,儲能市場主體對全生命周期的安全性、穩(wěn)定性、盈利性等價值逐漸重視??梢哉f安全性是行業(yè)考量儲能系統(tǒng)的核心要素之一,有業(yè)內人士指出構建電池本體安全、主動安全、消防安全是未來電化學儲能電站安全管理的三道防線。
其中,構建本體安全及主動安全更多地由生產廠商的技術決定。行業(yè)內的儲能系統(tǒng)集成商在不斷思考全生命周期的安全與效率,加強對電池、PCS、EMS、BMS等各部件性能充分了解,努力實現(xiàn)最大化優(yōu)化整體設計,釋放整個系統(tǒng)的潛能。
據(jù)悉,目前市場中的儲能系統(tǒng)集成商主要為三類。
一類是外采器件組裝模式;另一類是PCS、電池等單一器件供應商向系統(tǒng)集成商轉型;第三類是專業(yè)化品牌集成模式,BMS、PCS、EMS等關鍵器件全部自研,軟硬件同平臺、協(xié)同設計,一體化系統(tǒng)集成。
從市場角度講,正如整個新能源行業(yè)逐步向一體化趨勢發(fā)展,或許專業(yè)儲能集成系統(tǒng)也會從拼湊、攢機模式,走向專業(yè)集成、品牌集成,重塑儲能系統(tǒng)格局。
從技術上講,通過全單元數(shù)據(jù)互通、高效反饋形成聯(lián)動保護機制的專業(yè)集成系統(tǒng)也將更快、更好掐斷引發(fā)事故的導火索,如對病態(tài)電池提前預警、從源頭阻斷熱失控保護電芯;精準識別故障電流、極早期識別拉弧現(xiàn)象、微秒級降低短路電流、電池隔艙放置等保障電氣安全;極早期識別火災并自啟動消防措施、提升液冷系統(tǒng)安全等維護系統(tǒng)安全等。
標準引領儲能未來可期
而在消防安全及儲能電站運行監(jiān)管方面。10月25日,北京城管委再次對《北京市新型儲能電站運行監(jiān)督管理辦法(試行)》公開征求意見,文件明確要求大、中型儲能電站應建立狀態(tài)運行及預警預測平臺,小型儲能電站應實現(xiàn)狀態(tài)運行監(jiān)測,實時監(jiān)控系統(tǒng)運行工況。同時既明確了新型儲能電站運行期間的主體責任、安全和消防管理等相關管理要求,又圍繞儲能電站的應急預案、事故處置等做出了明確規(guī)定,為保障儲能電站安全運行的第三道防線提供了支撐。
總的來說,要想達成鋰電儲能電站盡量不出事故乃至“零事故”安全目標,必須多措并舉:一方面,選擇好的電芯,并通過專業(yè)集成系統(tǒng)守好儲能安全第一道防線。另一方面,不斷完善鋰電池全周期管理體系及儲能電站安全標準體系,同時制定故障應急預案和消防處置措施。
最后,多方共同發(fā)力,做到高安全、低成本、智能化,才能切實做好儲能電站安全管理,促進儲能行業(yè)健康發(fā)展。