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储能安全新考量

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-03-25   浏览次数:344
核心提示:截至2019年2月,仅在韩国,储能电站发生火灾事故已经高达21起,火灾给快速升温的储能市场泼了一盆冷水。韩国工商和能源部立即采取了行动,对所有已经安装的电池储能系统进行安全检查,强制关闭了342个公共事业侧的储能系统。
  作为影响未来能源大格局的前沿技术和新兴产业,储能不能忽视安全问题。在储能安全备受关注的当下,破除安全问题的难点在哪里?
  安全已成为储能产业面临的瓶颈之一。
  截至2019年2月,仅在韩国,储能电站发生火灾事故已经高达21起,火灾给快速升温的储能市场泼了一盆冷水。韩国工商和能源部立即采取了行动,对所有已经安装的电池储能系统进行安全检查,强制关闭了342个公共事业侧的储能系统。
  在国内,电网侧、发电侧、用户侧均出现过不同程度的火灾事故,虽然鲜有正式的通报和报道,但不得不承认,事故毕竟是存在的,这也一度成为储能圈内争议的焦点。
  安全无小事,储能也不例外。外界对电池储能安全性、可靠性的质疑,也让产业链条上的所有相关方开始认识到安全的重要性:如果像电动车一样隔三差五烧的话,电化学储能可能遭遇“倒春寒”。
  新兴产业的成长阵痛
  如同21世纪初期的光伏产业,当前的电池储能行业也是一个体量不大但飞速增长的市场。根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟(CNESA)全球储能项目库的不完全统计,2018年,中国的电化学储能新增装机超过600MW。而截至2017年底,中国电化学储能累计装机才390MW,2018一年装机量已经超越了过去几年的总和。
  过去两年,储能市场逐渐升温,各路资本相继进入。在行业的早期,市场难免鱼龙混杂。既有宁德时代、比亚迪这样的独角兽,还有大量的光伏、节能、电力电子企业跨界而来,“捞一票就走”的现象不可避免。
  进入一个全新的行业,不少企业也是“摸着石头过河”,需要和客户一起挖掘市场,找到新型的应用场景,逐步探索出储能的商业发展模式。在市场不成熟的前提下,从业主、投资商到设备商,更在意的是价格和成本,对产品的风险控制和安全并没有足够的认识。
  前几年,行业就有一种误解,认为过剩产能所留下来的库存动力电池都能被用到储能上。但不同厂商的电芯质量存在巨大差异,同为磷酸铁锂电池,有的循环寿命可以达到五六千次,有的可能只有两三千次。部分电池厂商在巨大的“去产能”压力下,过分吹嘘电池循环寿命,用劣质产品低价冲击市场,都给行业留下了一些潜在的安全风险。
  在经历过初创期的突飞猛进之后,储能已经蓄积了一定的市场规模,行业已经到达了一个新的平台期,市场发展初期积累的一些问题也开始逐步显现。起火事件无疑给整个产业敲响了警钟,安全成为行业必须着手解决的问题。
  打好标准组合拳
  目前,行业处于大规模应用的初期,储能电池性能指标模糊、规划设计简单、储能火灾消防还欠缺研究和技术支撑,电化学储能电站的性能及安全还存在很多关键问题亟待解决。业界迫切需要建立健全的储能技术标准和检测认证体系为电站质量“保驾护航”。
  标准滞后已成为行业面临的现实问题。与电动汽车行业100多项的国家标准相比,储能行业的国家标准还不到20项。很多工作的开展依旧没有规范可循,也没有相应的安全制度与监管。
  在电动汽车的带动下,电化学池储能技术的发展一日千里,这也让标准制定者左右为难。标准的建设本来想基于一个成熟的技术形成一种标准,因锂电的应用发展比较快,标准难以跟上。
  有业内人士表示,标准如果定的太早,可能有些参数指标会不太接地气,不能去指导实际的一些工程。如果定的太晚的话,反而影响行业的一些规范。
  按照国家能源局2018年11月印发的《关于加强储能技术标准化工作的实施方案(征求意见稿)》,“十三五”期间,我国应初步建立储能技术标准体系。其中明确规定,在储能接入电网和储能系统方面,依托全国电力储能标委会等标准化技术组织重点开展标准体系建设和标准研制;在储能设备层面,发挥电器工业标准化支撑机构的组织协调作用。
  2018年,储能标准的出台开始加速,针对电化学的7项国家标准和2项行业标准相继由全国电力储能标准委员会发布。在电池的评测、储能电站的入网、电站的运行及评价等方面都做了较为细致的管理和对接。
  储能的标准分为国家标准、行业标准、团体标准。一般来说,国家标准、行业标准为了照顾大多数企业的利益,标准相对宽松,制定的周期短则要2~3年,长则需要经历更长的时间。储能产业发展迅速,如果新技术要等待相关的国家或行业标准出台来规范行业发展,显得非常不现实。
  相对而言,团体标准更具有灵活性,针对行业问题会先于国标进行引导,落地大概需要半年左右的时间。作为行业组织,中关村储能产业技术联盟近几年一直与政府部门、标准单位和企业一起为搭建标准体系,保障产业的健康发展而努力。目前正在积极开展团体标准建设工作,实现与国家标准、行业标准的相互呼应与互补。
  安全是系统工程
  关于储能的标准与安全规范,世界各国都在探索中,目前还没有完善的标准体系。欧美在电化学储能应用方面走得比较早,相应的也有大量的数据做支撑。从欧美各国的实践来看,美国、德国在很多地方值得学习和借鉴。
  与中国的标准制定相比,欧美制定标准的更关注技术所带来的风险,弱化性能的要求。他们认为产品安全是基本要求,也是最低要求,而产品的性能可由市场自行决定。比如IEC 62933标准关注系统的全生命周期风险分析和较低风险的方法,美国NFPA标准更为关注火灾风险,从项目设计、审批到验收都围绕火灾的防范和救援。
  安全是一个系统工程,在储能本体设计上,从硬件的选型到软件策略的制定都至关重要。即使PCS、BMS每个子系统都做到100分,最后集成的系统效果可能也就只有80分。
  TÜV南德意志集团华南区智能电力部-光伏及储能系统项目经理吴候福认为,降低储能的技术风险需要前期在整个生命周期内对风险进行管控。
  首先,要在系统设计的时候就考虑子系统,环境和误操作等因素带来的风险。认证检测应该从企业研发阶段便开始介入,从源头为整个产品注入安全基因。
  其次,也要考虑集成、安装、运输、运行维护和退役等周期内的风险。在系统设计和建造完成验收时都应该进行风险评估,以期产品在投入市场时风险就已经控制在可接受的范围内。
  从理论上来讲,储能项目的安全问题都能通过工程技术手段去解决,是否安全关键在于采取防护手段的多少。相比电动汽车,储能对重量和体积没有那样敏感,储能电站可以连接消防水源,实现安全可采取的措施更多,成本更少。
  但储能系统的应用场景更为丰富和复杂。户用、工商业、电网调频等不同的应用场景对安全性的要求也不尽相同,储能系统在调频时高倍率充放明显比纯粹的削峰填谷要苛刻得多,不同等级的储能产品对安全的要求有着天壤之别。
  业界预计,针对不同的应用场景,未来几年内应该会有不同类型的储能电池面市。目前,行业企业根据储能的标准开始改进产品,宁德时代等企业正在研发生产专门针对储能应用的“低成本、长寿命、高安全”电池,同时,越来越多的企业开始关注消防安全,不再一味地追求降成本。
  对于电力系统来说,电池储能仍是新生事物。如何安全地使用好储能,是这个产业发展的前提。储能技术不停在变革,储能安全就会不断面临新的挑战。这涉及到电池、PCS、BMS、EMS等多个环节,需要全行业共同提高产品的成熟度和可靠性,也需要多部门、多体系共同来协作。
  安全事件引发社会关注和行业反思,为帮助中国企业应对储能市场发展中带来的一系列难题。5月18-20日,将于北京举办的“储能国际峰会暨展览会2019”上,专门设置“全球储能安全与标准”分论坛,届时中德能源工作组储能标准工作会也会在此召开。
  会议将邀请能源局科技装备司、中国科技大学、国网调度中心、中国电力企业联合会、中国电器工业协会、中国电科院的领导与专家共同探讨国内储能安全与标准,也会邀请德国、美国的储能资深专家共同分享海外市场的成熟经验。
 
 
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