圆桌对话 | 储能电站如何更安全?

2022年8月26日,由中国能源研究会、中关村储能产业技术联盟主办,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室、北京海博思创科技股份有限公司、厦门科华数能科技有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、南方电网调峰调频发电有限公司联合主办的“中国能源高端论坛—储能安全与风险防控”专题研讨会在京召开。

圆桌对话环节,专家们分别从电网、研究院、应急管理、储能电站业主、储能技术厂商、储能投资商等角度就“高速增长储能安全风险与应对”给出了自己的见解和思考。

圆桌对话环节由中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司储能技术部主任刘明义主持。

参与对话嘉宾分别为:

裴哲义,国网调度中心教授级高工、中国能源研究会储能专委会副主任委员

赵利宏,中国建筑科学研究院建筑防火研究所新能源安全研究中心副主任

卓萍,应急管理部天津消防研究所第四研究室副主任

连湛伟,新源智储能源发展(北京)有限公司常务副总经理

俞会根,北京卫蓝新能源科技有限公司董事长兼总经理

张树权,北京高新技术创业投资有限公司储能业务部部长

讨论热点:

储能也应具备主动支撑电网功能。

储能电站如何验收?

储能系统安全等级划分。

消防产品如何真正发挥其功能?

储能电站设计和开发,更多关注在过程安全。

把消防系统和冷却系统结合,用全新的储能系统是非常好的。

国网调度中心教授级高工、中国能源研究会储能专委会副主任委员裴哲义

电网:储能安全还涉及到适应电网安全

裴哲义:未来储能要支撑新型电力系统建设,根据《关于加快推动新型储能发展的指导意见》中的发展目标,“十四五”期间新型储能的装机规模将达到30GW以上,从电网角度来说,储能安全有几个方面的考虑。

首先是全链条、全过程的管理。从设计开始,从系统集成到运输、现场安装以及并网调试、运行环节。此外储能进入电力系统安全稳定的支撑电力系统的运行,包括各个环节的标准,标准化的操作,标准化的运维,都是我们要考虑的。

其次是适应电力系统的技术要求。其实也是安全问题,包括电压的适应性、频率的适应性,以及现在标准要求的高低变压的穿越,甚至现在正在修编2018年储能进入电网的技术规定。未来储能除了关注自身安全,还要适应电网的安全要求。

第三个是主动支撑安全。就像新能源一样,从一个很小的电源到现在逐渐成长为主力电源,要承担主动电网安全建设。电力系统现在缺什么?随着新能源的进入,怎么样通过快速地响应,很多人都在研究断电的支撑,在研究供网的变流器等等,从被动到主动的支撑,与新能源走过的路是一样的。

中国建研院防火所:正在研究储能系统安全等级划分

赵利宏:消防设计审查和验收职责是2019年从原公安消防部门转到了住建部门。其中,关于储能电站这种新型建设工程的消防设计审查和验收,我们在6、7月份大概调研了6-7个省份的住建部门,他们都在跟进储能电站的消防审验工作。

其中困惑有两个方面:一方面是大规模用的集装箱式的储能电站的验收;另一方面是站房式储能电站的验收。其困惑在于:第一,国标51048在修编,标准还没有出来,标准规范的缺失,给各个省市验收过程中带来困难。同时也了解到很多省市都在编制地方的设计审查或者验收的标准、技术指南,我们所也在积极参与这方面的编制工作。

关于储能电站消防安全解决方案方面,我们所里也做了很多的研究,包括政策的支撑。其中,安全方面我们也想的是一个动态的过程。首先,从前期的设计到最后的运行管理,全产业链的安全都需要重视起来。刚刚报告中提到大巴车的案例挺好的。我们在研究过程中也发现,大巴车也上了锂电池,同时有预警系统。据我了解,大巴车预警报警的频次还挺多的,但是真正燃烧起来的频次不太多,所以我们在储能系统里面一定要考虑多级预警或者是极早期的预警,来实现早防早控的目标。

第二,在安全方面要积极关注新的电池方向或者储能系统方向,一发明是刚才提到的固态电池,另外一发明是新型冷却方式——液冷。液冷也有不同的形式,比如说全浸没式的液冷方案,可能效果也是不错的,这个可能也是提升安全的一个方向。

第三,为了让锂电池能够在多领域、多场景下安全的应用,所以我们所正在联合相关单位研究储能系统安全等级的划分。从电芯、系统、预警、防护、管理五个维度去评价储能系统的等级,给它做一个安全等级划分。不同的等级,可能未来会有不同的安全措施,或者安全要求。

应急管理部天津消防研究所:储能消防系统如何真正起到应有作用?

卓萍:今天听这个储能安全与风险防控的会特别受鼓舞,行业里面的各位大咖们,都在给我们讲消防和安全的问题,从电池的本质安全,储能模组到系统集成设计的安全,这些都在不断进步。到消防救援这一块,包括到消防产品,目前的现状从我们最早开展储能研究的时候就发现针对性的火灾报警的产品以及灭火产品的标准是缺失的。也就是说,储能系统内目前大家都装了消防产品,但是消防产品真正起到的效果还不好说。国家能源局最新发布的《防止电力生产事故的二十五项要求(征求意见稿)》,提出灭火系统应满足扑灭模块级电池明火且24h不复燃,个人理解就是希望能给储能消防产品一个灭火依据的支撑。比如,储能系统中应用的火灾报警系统、灭火系统能在一个统一的平台上进行测试,而且测试的结果具有公信力,这是很重要的一件事。

我们之前在参与编写团标T/CEC373《预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范》的时候编制了实体火灾试验的附录A。附录A想说的就是所有灭火系统,大家在同样一个层级的火灾规模上做测试,如果通过了这个测试,确实不复燃,测试采用的灭火系统的参数就可以应用到储能系统,表明能达到一定的灭火和防复燃效果。我们很早就在谋划这件事情。而且,刚才赵总也说了电动大巴的例子。我们都能看到,电动汽车和电动大巴都是在国内新能源发展比较快的两类电动交通工具,但是电动汽车的火灾根据今年应急管理部一季度发布的数据达到了差不多日均7辆的水平。但是以电动公交车为代表的电动大巴,为什么没有发生那么多火灾呢?实际的问题是,我们针对电动大巴的火灾预警报警产品以及灭火产品,研究制定了专门的检测标准,同时也对这类消防产品进行了技术鉴定。有一些合格的消防产品应用到电动大巴了,所以现在电动大巴的火灾基本防住了、控住了。

我相信,现在这么多的人都在关注储能的安全,消防产品的标准一旦建立,消防产品的火灾预警报警能力、灭火能力就能达到相对可靠的水平。如果储能系统应用的场所可以有效的实现火灾预警、火灾报警,最后能够实现火灾可控,它的应用场所也就会更多,而且应用面也会更广,也就不会像现在绝大多数都是集装箱式的使用。

刚才您也说了集装箱和站房式储能电站的问题。实际上,参照GB 50016《建筑设计防火规范》,我们目前一般把电池集装箱参照构筑物来处理,站房式的按照建筑物执行。刚才大家都说得很好,我们从系统层级,从集装箱式的层级已经做了很多很多工作了,但是从站房式设计来讲确实还存在一些问题。一个是站房式的储能电站,因为它涉及到整个房间、整个建筑物的火灾报警系统设计以及灭火系统设计,跟集装箱不是一个完全等同的概念。第二,未来更多的户用储能产品也要进入有人场所或人员密集场所了,这样一来消防设计还涉及其他很多复杂的要素需要考虑。

对于储能系统的应用场所消防安全我觉得未来我们都有很长的路要走,不断提升防控救水平,真正实现储能行业安全发展,保障人民生命财产安全。我想说的就这些。谢谢!

储能建设单位:储能过程安全应引起更多重视

连湛伟:非常荣幸有机会加入这个论坛,向各位领导、各位专家一起学习。新源智储是中国电力控股的一个储能技术创新和项目集成应用平台公司,也积累了很多工程经验。我们的项目设计、实施、运营过程中也在安全各方面积累了一定经验,今天很荣幸和大家一起共享一下。

今天,大家很多都集中在火灾、电池热失控方面,储能电站在建设、实施过程中,当然火灾是最重要也是最大的,除了火灾之外还有电气模组,比如由于电池不一致引发的故障。除了电池之外,还有PCS、变压器,它们同样也会出现故障,从而影响电站的正常运行。除了火灾、电气之外还有灰尘,对降低绝热性或者散热等等都会有影响。还有简单的线束,包括线束的摆放、线束的防火处理等等。刚才孙院士到了,故障主要是三个方面,一个是电池安全,一个是过程安全,一个是消防安全。储能电站的形成设计和开发,更多的是关注在过程安全。

首先是要建立起来一套储能电站的特殊需求,比如说电流电压是多少,在充电过程中过压过流充电。随着现在人工智能技术的发展,比方说建立阀门,还有电池仓里的有毒气体,还包括电芯,都是特殊数据的选取。有了数据之后,怎么进行高能预警?大家知道故障的发生一个是初期、一个是发展期、一个是危险期。根据趋势做出提前的预警。我们新源智储在这方面做了大量实践工作,除了电芯之外还包括其他设备,比如空调、风扇、变压器等等。我们的预警如果通过合理的处理,可以达到很好的效果。

总体来讲,一个是随着技术,一个是随着经验的增长,在电站集成方面还有很多问题,比方说消防。除了标准之外还有管理、操作规范性、制度方面的等等。我相信,随着不断的发展,结果会越来越好。

储能技术提供商:固态电池在储能的探索

俞会根:谢谢刘总!谢谢中关村储能联盟的邀请!今天我们一起联合发布本质安全的储能系统。从我的角度来讲,安全事前、事中、事后,事前做安全肯定是不成功的。如果从电芯层面做到本质安全的话,确实会事半功倍。

什么叫固态电池?固态电池的全名可以叫“固态电解质锂离子电池”,或者叫“固态电解质金属锂电池”。如果负极是金属的话,主要就是这两种。我们做固态电池主要是在干啥呢?就是把里面容易燃烧的电解液部分用固态电解质来替代。如果百分之百替代,那就是全固态电池。如果是部分替代,那就是半固态电池。我们做电池的话更多的在想用户到底要什么样的电池。如果我们做出来的一款电池在某些性能指标上比较欠缺,成本又比较高,可能市场根本就做不起来,所以我们一定是去做一款:一是当下市场能接受的;二是在成本方面也还可以的,在安全性方面有大幅提高的这么一个电池。

我们当下在做哪些工作?刚才刘总也讲了,第一,现在电解液占据的相当一部分空隙用氧化物的固态电解质来替代。也就是说,现在电解液的含量大概是15%-20%,里面有相当大一部分电解液用氧化物的电解质来替代。这是第一个。

第二个,刚才孙院士也讲了,针对正极材料,它本身有不安全或者不稳定的状态,我们做了给正极材料穿上背心这么一个工作。正极材料包了一层特别薄的固态电解质材料。电解质材料的作用是什么?第一,把对于其他氧化的可能性有相对比较大幅度的降低。第二,穿上棉背心以后,爬山的时候树刮到我身上的可能性降低。第三是膜,锂离子导电膜。这层膜到第二代的时候,在没有电解液的条件下也可以实现离子导电。第一代的时候可能更多的是基于匹配性的方面做一些工作。第四,我们在负极端做了跟正极端类似的基于固态电解质填充方面的工作。同时,我们还做了复合金属材料等等。整个过程中,我们还做了一个基于原位固态化的技术。这部分的技术是基于高分子材料替代一部分电解液的工作,固态电池是以氧化物电解质工作,固态电池,锂电池以氧化物的电解质为主,固态化的高分子材料为辅,结合起来做成固态电池。

对于当下来讲,我们已经形成了相对比较稳定的技术开发平台,而且我们也一直希望与产业界的各位专家、各位朋友结合。我们市场到底需要什么样的东西?可以基于当下的平台技术做定制化的开发,相对来说更契合市场,成本尽可能控制的更好。当下我们在成本控制方面做得也还好,也就是比液态电池发电贵10%-20%,但是如果在辅材上、在有些方面能把成本降下来的话,是不是能做一些弥补?

总体来讲,固态电池从我们自己的角度来讲确实安全性来讲会好很多。特别是对业界来讲,有好多个方面可以来解决。我们自己在做测试评价的时候也做了几个基线,包括过充,不做任何上限的过充,包括提升充电箱,我们提出到200V、300V。甚至于电加热片,就是所谓的电加热片直接贴在电池上,电池的温度到500V、600V到底怎么样,从现在看起来还是非常好的。我们在储能领域,在固态电池开发过程当中还是在路上,我们自己也是在学习的过程当中,希望各位专家多给我们提出建议。在储能领域,我们一起前行。谢谢大家!

刘明义:感谢俞总!可能总结还得您来说。您没有最终回答这个问题。我理解,在这个过程中安全有大幅提升,所以今天海博发布的固态电池储能产品,还有那么多的辅助系统、智能感知,还是要把没提升的部分或者是小概率的部分给做出来。未来的话,就像我最开始说的,它是不是一个终极的方案。刚才科华的林总也说的很好,系统要简单,现在我们系统还是复杂的。最简单的系统,就是把电芯都放到一块串起来就好了。跟电力里面的一个元器件一样,只需要电气安全就行了。眼下可能还没有到这一步,是不是往下发展以后可以做到这一步?

俞会根:您这个问题我再简单的回答一下。对于当下,固态电池或者是半固态电池做储能,因为我们还是在做实验,我们还没有太多的经验积累和数据,所以我不敢说电池会百分之百安全。最起码安全性可以大幅度提高,提高到多大的程度需要用数据来说话,所以我今天不敢把话说满。这是第一个。

第二个,针对固态电池,假如我们从用户端提出来非常明确的要求,我们结合起来一起做研究做开发,把储能电池做到彻底安全,我认为是可以做到的。

储能投资商:全系统液冷可能是一个发展方向

张树权:各位领导、各位专家,中午好!刚才听俞总说的高安全性能的固态电池,我还是非常激动的。其实新能源电池也是储能领域的一个根基、基石。

原来我一直是搞电气的,在电子系统有一个传统,出现故障之后有一个事故分析,根据事故制定处置措施。最近几年储能系统发展非常快,爆发式增长。随着储能规模和数量的增加,事故和问题逐渐显现和增加。系统还是需要进行维护和保护的,我想接着连总说一点。电气系统的安全和电子保护的安全问题上,储能系统还有一部分电化学储能原件的电气,电化学储能的电池,电池设备跟传统的电气设备有完全不同的特性,这两个相结合使储能安全成为聚焦的焦点。我想,在电气保护领域里主要讲的是电气增量,要准确判断故障点,尽可能范围小的快速、准确的把故障切除,做到电气保护的要求。电池故障又是一个发生非常缓慢的过程,形成电气保护和非电气保护,电量保护和非电量保护。比如说在储能系统里电池的温度、储能舱里面的烟感、温感和可燃气体怎么和电气保护结合在一起,更快更准确的发现故障,尽早的把故障切除,避免事故的发生。虽然电池的故障过程比较缓慢,但是因为有了电气,电气连接会非常快的把故障扩散到整个系统里,这两个特点结合起来把保护做得更完整、更快速、更灵敏,解决储能的安全问题,希望各位专家能从这方面考虑做得更好。

刚才赵总也提了,现在有全新模式的液冷系统。其实我一直在考虑冷却性,和消防系统有效结合在一起提高系统安全性。我也是对乙二醇包括水做了一些实验,把消防系统和冷却系统结合,用全新的储能系统是非常好的。第一是提高冷却效率,可能比风冷效率要高、耗能要少;第二是提高安全性,没有空气、没有氧气对燃烧或者温度的上升是受限制的。全系统液冷可能是一个发展方向,希望跟大家探讨。我就说这么多。

安全是个大话题,涉及到全链条、多学科。接下来有两个值得大家期待。第一个,解决电芯真正的安全问题。诸如铅酸电池,大家都不会考虑铅酸电池的消防等等。在这个过程中,还没有达到这一步的时候,可以鼓励集成商在不完美电芯的情况下怎么样在集成的角度上做到比较安全。第二个就寄希望于消防,把它控制到不要再出现恶性的像“416”这种伤人事故。当然也希望在发展过程中标准越来越完善,最后把储能安全的热点变得大家都不再关注了,像空气一样,我们都呼吸着它,但是没有感受它的存在,可能就彻底解决了这个问题。我们期待这一天。再次谢谢大家!谢谢各位专家!

我们登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述,其原创性以及文中陈述文字和内容未经证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,文章内容仅供参考! 因内容为机器人自动从互联网自动抓取,如您不希望您的作品出现在我们的平台,请和我们联系处理邮箱zhou@360estorage.com,电话:18626060360,谢谢!

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫
上一篇 2022年9月9日 下午3:08
下一篇 2022年9月10日 下午4:06

相关推荐

分享本页
返回顶部