每一次事故的發(fā)生都是對安全生產(chǎn)的警醒,亦是對于技術(shù)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(guān)注,所幸未造成人員傷亡。此類事故在全球范圍內(nèi)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(xué)儲能火災(zāi)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(dǎo)致韓國兩大互聯(lián)網(wǎng)巨頭Naver和Kakao中斷服務(wù))
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(dǎo)致。部分廠家的系統(tǒng)集成設(shè)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(shè)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(zhì)量可靠的電芯只是儲能的安全基礎(chǔ),任何一個單元出錯都可能導(dǎo)致儲能系統(tǒng)產(chǎn)生不良后果。
儲能電站主流建設(shè)形式為預(yù)制艙式鋰離子電池集裝箱,電池單體通過排列結(jié)合集成模組,模組經(jīng)電氣連接構(gòu)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(yùn)行。
單個儲能艙的容量為0.5-5MWh,內(nèi)部單體電池數(shù)量可達(dá)數(shù)萬個。隨著儲能系統(tǒng)集成規(guī)模的增大,電池產(chǎn)品或電氣設(shè)備數(shù)量翻倍,質(zhì)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(fù)雜,儲能安全的保障難度進(jìn)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(shù)的、不具備系統(tǒng)集成能力的企業(yè)受政策和補(bǔ)貼吸引進(jìn)入行業(yè),并低價中標(biāo)搶占市場,產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性不足,不規(guī)范和不專業(yè)導(dǎo)致安全問題時有發(fā)生,甚至造成人身傷亡和財產(chǎn)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(fēng)險重重,且因多設(shè)備、涉及多學(xué)科導(dǎo)致復(fù)雜多變,但發(fā)展儲能是大勢所趨,是確保風(fēng)電、光伏等間歇性可再生能源大規(guī)模、平穩(wěn)接入電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。多場景應(yīng)用也讓人不得不重視儲能,尤其電化學(xué)儲能,其具備系統(tǒng)規(guī)模大、響應(yīng)速度快、能精準(zhǔn)控制及雙向調(diào)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(xué)有效的系統(tǒng)集成能力。相關(guān)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(yīng)用安全背后要有成體系的核心技術(shù)支撐?!?/p>
今年3月,伴隨《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》等重磅文件印發(fā),儲能商業(yè)模式、市場機(jī)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。可以說安全性是行業(yè)考量儲能系統(tǒng)的核心要素之一,有業(yè)內(nèi)人士指出構(gòu)建電池本體安全、主動安全、消防安全是未來電化學(xué)儲能電站安全管理的三道防線。
其中,構(gòu)建本體安全及主動安全更多地由生產(chǎn)廠商的技術(shù)決定。行業(yè)內(nèi)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(qiáng)對電池、PCS、EMS、BMS等各部件性能充分了解,努力實(shí)現(xiàn)最大化優(yōu)化整體設(shè)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(yīng)商向系統(tǒng)集成商轉(zhuǎn)型;第三類是專業(yè)化品牌集成模式,BMS、PCS、EMS等關(guān)鍵器件全部自研,軟硬件同平臺、協(xié)同設(shè)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(jī)模式,走向?qū)I(yè)集成、品牌集成,重塑儲能系統(tǒng)格局。
從技術(shù)上講,通過全單元數(shù)據(jù)互通、高效反饋形成聯(lián)動保護(hù)機(jī)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(dǎo)火索,如對病態(tài)電池提前預(yù)警、從源頭阻斷熱失控保護(hù)電芯;精準(zhǔn)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(zāi)并自啟動消防措施、提升液冷系統(tǒng)安全等維護(hù)系統(tǒng)安全等。
標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)儲能未來可期
而在消防安全及儲能電站運(yùn)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(yùn)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(yīng)建立狀態(tài)運(yùn)行及預(yù)警預(yù)測平臺,小型儲能電站應(yīng)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)運(yùn)行監(jiān)測,實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行工況。同時既明確了新型儲能電站運(yùn)行期間的主體責(zé)任、安全和消防管理等相關(guān)管理要求,又圍繞儲能電站的應(yīng)急預(yù)案、事故處置等做出了明確規(guī)定,為保障儲能電站安全運(yùn)行的第三道防線提供了支撐。
總的來說,要想達(dá)成鋰電儲能電站盡量不出事故乃至“零事故”安全目標(biāo),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(biāo)準(zhǔn)體系,同時制定故障應(yīng)急預(yù)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(shí)做好儲能電站安全管理,促進(jìn)儲能行業(yè)健康發(fā)展。