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儲能事故“疤痕”背後:儲能安全如何破局?

3月21日,《“十四五”新型儲能發展實施方案》正式印發,標誌著新型儲能正式從商業化初期向規模化發展轉變,但正如方案中四大基本原則提及的,安全始終是儲能發展的生命底線。在新型儲能產業發展初期,壹些缺乏核心技術的企業受政策和補貼吸引進入行業,不規範和不專業導致安全問題時有發生,甚至造成人身傷亡和財產損失。

儲能事故頻發 疤痕現真因

在激增的市場需求、復雜的應用場景面前,全球儲能安全事故頻發,其中包含某些知名儲能供貨商參與的項目。如2021年7月30日,采用特斯拉Megapack的全球最大電池儲能項目、澳大利亞“維多利亞大電池”發生火災,大火連燒4天才熄滅。

反觀國內,近壹年已接連發生三起典型儲能安全事故。

2022年1月12日,京港澳高速上壹輛滿載儲能系統的貨車突然起火,好在司機及時發現、將事故車輛停在應急車道並報警,消防救援人員到達現場時,車廂內正猛烈燃燒,火焰時不時向外噴射、並冒出滾滾濃煙,不時伴有爆炸聲,幸而司機和消防人員教科書般的處置及時,並未造成更嚴重的傷亡。

而時隔僅僅壹個月,2022年2月18日,淋了壹場雨的江西某儲能項目發生起火,在存放階段的電池艙劇烈燃燒,現場人員發現後及時報火警、消防人員控制了險情,事故原因仍在調查中。

上述事故發生時儲能系統狀態各不相同,但無壹例外的,觸目驚心的“疤痕”均反映出事故儲能廠家系統集成設計能力和安全設計的不足。隨著儲能行業的快速增長,有越來越多的企業加入進來,但壹些技術水平參差不齊的玩家也為行業帶來了不穩定的因素:部分廠家的系統集成設計只是將采購來不同品牌的鋰電池、儲能PCS等設備簡單堆砌到集裝箱中;系統在發貨前也未經過全面有效的測試、聯調,再加上保護執行不到位,導致最終交付給客戶的整個儲能系統產品存在很大的性能和安全隱患。站在“上帝視角”來看,消防系統設計在儲能系統安全保護措施中只是壹小部分,儲能系統集成能力、後期運維及風險監測管理水平則更為關鍵。

項目規模升級 防護需更全面

有人曾戲稱:單個儲能集裝箱燒毀可能損失幾百萬元,但管理不好還可能是炸藥包。除了設備燒毀的損失,因設備更換可能會導致項目延期2-3個月並網或者停運帶來的損失也不可估量

2018年我國儲能項目突破 百兆瓦級,安全問題也開始逐漸顯現,而過去壹年內,國內儲能項目規模已從百兆瓦級躍升到GWh級。在部分業內人士看來,儲能產品質量或安全問題也遵循墨菲定律,只是概率數字。

隨著儲能系統集成規模的增大,電池產品或電氣設備數量翻倍,質量問題的潛在危險性也倍增;其次電池串並聯數量和層級增多,電氣及電力電子的組合更加復雜,儲能安全的保障難度進壹步加大,並非通過簡單的器件堆砌和消防工具即可完成。

要有效保障儲能的安全,不僅需要在電化學、電氣、電力電子等領域有過硬的技術實力,更需要具備將硬件、軟件等有機結合成壹套復雜系統做支撐的能力,方可做到從源頭控制、過程防護、末端消防等層層安全管控,保障儲能系統長期應用安全。

2)源頭控制:作為引發儲能起火的常見因素,廠家需要加強儲能系統電芯以及電弧的檢測與預防。壹方面通過系統監控,做到對電池的狀態分析、預判和預警,從源頭上防止與阻斷熱失控;另壹方面,因儲能系統內較多電氣連接,在復雜的使用工況下有可能引發拉弧現象,會引發設備火災,如何開展電弧的檢測與防護,對儲能系統安全尤其重要。

3)消防保護:做好產品質量及源頭防火的基礎之上,儲能系統的消防設計對儲能安全同樣重要。如何通過合理的消防設計,做到對煙感、溫感、可燃氣體等隱患的探測監控;通過排風泄壓、防爆等設計減少熱失控擴散帶來的損失等都需要科學合理的設計。

4)系統設計:儲能系統中,電池與PCS、BMS、EMS等系統存在強耦合關系,若從不同品牌采購,現場調試拼裝,各系統間安全保障的強耦合關系將被強行割裂打破,系統的精細化管理、聯動保護控制、電氣和消防的安全性都無法保證,長期運行過程中也帶來了安全隱患與系統風險的不確定性。如何打破儲能系統各單元的信息孤島,真正將儲能系統整合成有機整體,不僅考驗廠家在電化學、電力電子、電氣等各方面的技術實力,更考驗廠家對儲能系統的深刻理解與整個儲能產業運營的深厚積澱。

由此可見,日常消費者已習慣了“貨比三家”、“售後有三包”,在儲能產品的選擇上 則更應慎重。儲能安全不是單壹環節的事情,需要從整個系統及電站全生命周期運行考慮,擁有儲能核心設備的專業系統集成商和壹站式服務的系統方案明顯是最優選擇。只有權責清晰、售後服務有保障,才能為儲能電站全生命周期的安全穩定運行及收益保駕護航,加速構建新型電力系統。(文:魏征)