储能设施接连起火,储能行业亟需标准化和规范化
发布者:lzx | 来源:太阳能发电网 | 0评论 | 3863查看 | 2019-05-06 10:59:05    

就在韩国宣布推迟公布连续21起储能电站火灾事故调查结果没多久,在遥远的美国和邻近的中国的储能设施,便颇为默契地对此给予了呼应。


4月19日,亚利桑那州一个储能电站起火,造成四名消防员受伤;4月21日,上海一辆特斯拉电动车在地下车库中自燃,并烧掉了相邻的奥迪和雷克萨斯;4月22日,西安一辆正在维修中的蔚来汽车发生燃烧。


接踵而来的起火事故,让储能的安全问题成为舆论焦点,也让快速发展的储能应用出现紧急刹车迹象。


众多的原因分析已隐隐成两军对垒之势,一方认为是产品质量和技术路线原因,另一方则认为是使用与维护不当造成。


但也有人对双方观点都不赞同。


“如此多的储能电站接连起火,前两年三星手机电池也一再起火,如果是技术问题,恐怕早就整改了。那么,是韩国人的制造水平和管理水平不行吗?”


“有没有人想过,为什么巡航里程标注为350公里的电动汽车只跑200多公里就没电了?”


“这其实是一个涉及全行业的利益问题,如果不正视这一点,它很可能会成为储能行业的巨大黑洞,会让整个行业付出沉重的代价。”


起火之后,是燃烧


资料显示,2017年8月以来,韩国一共有21宗储能电站起火事件发生,仅今年1月就发生了四宗,其中更有两宗发生在同一天。


1月14日上午,位于庆尚南道梁山市的高丽制钢工厂里的储能系统起火;下午,全罗南道海南郡一座与光伏电站配套的储能电站发生火灾。1月15日下午,全罗北道一座与光伏电站配套的储能系统发生火灾。这三个储能项目所用储能电池,均来自于LG化学。


1月21日上午,蔚山市一家工厂储能电站起火,该储能电站系统容量为40MWH,储能电池由三星SDI提供。这也是韩国两年来的第21宗储能电站火灾事件。


1月份的四宗火灾,均发生在韩国产业通商资源部2018年年底对全国1253个储能项目进行安全大检查之后。同样在1月份,韩国行政安全部下发命令,要求安装在公共机构的345个储能电站立即停止运行。


问题的严峻性,不言自明。


从应用场景来看,在韩国21宗储能电站火灾中,光伏发电配套储能项目为12个,削峰填谷储能项目4个,风电配套储能项目3个,调频储能项目2个。


由此,韩国储能行业被媒体称为“规模世界第一,安全倒数第一”。


不久前,韩国储能事故联合调查委员会宣布,原定于3月份公布的调查结果,因为还需要做更多的测试,公布时间被推迟到5月底。


但有人认为,即使到了五月,韩国政府可能也无法公布最终结果。


目前,韩国储能行业已处于完全停滞状态,韩国最大储能电池企业之一的LG化学,已要求所有使用其电池的储能电站全部关闭。


那么,中国的储能电站情况又如何呢?


尽管国内储能电站应用尚处于发展初期,但据业内人士透露,也已经出现了几宗起火事件,安全形势同样不容乐观。


在储能电站频发火灾的同时,接连的电动汽车因储能电池造成的燃烧和爆炸事件,更是让电动汽车行业的发展遭受空前质疑。特斯拉和蔚来汽车在4月份发生的自燃事件,显然只是冰山一角。


据媒体粗略统计,特斯拉电动汽车自面世以来,在充电、行驶或碰撞中发生的燃烧或爆炸事故,已有约50起;而除乘用小汽车外的公交、物流等其他车型电动汽车的起火事件,仅2018年仅在国内就已超过了40起。


其中,2017年5月1日发生在北京蟹岛度假村的80多辆电动大巴被火灾付之一炬的事件,更是被媒体称为“史上最大的新能源汽车起火事故”。


在事后的分析中,有人认为,大概率是储能电池包隔膜损坏导致的化学反应;也有人称,高能量密度电池才是根本安全隐患;而正负极材料、隔膜、串并联结构、外包装封装方式的质量以及电池管理系统的设计缺陷,则被更多人列为了罪魁。


当然,还有人认为,车主充电方式不当、电池老化等问题,才是导致电池自燃的原因。而储能电站,则是后期运维保养不当的问题。


总库容Vs有效库容


作为全球储能应用最发达市场,韩国对于储能设施起火原因的调查结果,无疑将对这个行业的未来产生深远影响。


韩国联合调查委员会的初步总结认为,起火是由综合因素造成,比如系统集成控制不足、电池外部异常冲击(电压、电流),比如电池设计缺陷、保护装置不足,还有安装及运营管理疏忽以及建设不遵循操作规范等。


对于沸沸扬扬的争论,中国电力企业联合会标准化管理中心发电标准处处长汪毅认为,其实这并非是一个简单的技术问题,而更多是标准问题。


似乎是为了印证汪毅的看法,在韩国举行的电储能系统安全国家标准(草案)听证会现场,几乎座无虚席、站无虚席。


“经过这些年的发展,储能在技术和质量方面都已经有了很大进步,很多技术问题也早已得到提升。韩国的制造水平和管理水平虽然不是全球最好的,但至少还是值得一定程度信任的,这么多储能电站集中出现起火事故,恐怕不是质量问题能说得过去的。”


“我个人认为,根本的原因是储能电池在额定容量和额定功率的标注方面有深刻的问题。”汪毅对太阳能发电网记者说。


所谓额定容量,对于储能电池来讲,指按照额定充放电功率运行条件下能长期稳定运行的容量。


汪毅认为,问题正是出在这里。


“储能电池厂家对于容量的界定是基于电池的总容量,这类似于水库的总库容概念,但不是发电能力的概念。”


他举例说明,一个总库容1亿立方米的水库,无论建一个技术水平多么先进的水电站,在不补水的情况下也不可能发出来1亿立方米水力对应的电力,因为水库都有死库容。


“储能电池也一样,当电压低到一定程度,能量管理系统就识别认为它没电了。比如手机电池,在手机上显示电池电量为零的时候,其实它仍然是有电的,野外生存时用废旧电池短路能够生火就是证明,只是这部分电量在手机的工作电压范围内没办法被调度。”


从这个角度来说,储能电池的容量标注似乎并没有什么问题,因为电池里面确实有那么多电量。


不过,这对发电行业却是一种困扰。


“储能电站以及包括手机在内的用电器,需要的是有效库容,也就是按额定功率输出条件下能够发出或存入的电量,而不是电池里总共有多少电,因为不在这个额定功率条件下的那部分电量对我是没用的。”


在电力行业,由于电力供应的强制保障性要求,发电机组的实际功率大于额定功率是一个众所周知的常识。而储能电池采用表示电池容量大小的安时(AH)概念,很显然对发电厂的运行管理也造成了一定程度的混乱。


按照没有经过各种工况型式试验检测的额定功率运行,而导致过热,很可能正是储能电池容易起火的源头原因。


“比如一个水电机组的额定功率是70万千瓦,它肯定能长期安全稳定地运行在这个功率下。超发到70多万在短时间也可以,但运行时间一长肯定会发热,因为它设计时会有富余,额定容量是加了保证量的。关键的是,它不可能一直按最高设计功率发电,那样机组会发热,绝缘、耐压等性能就会变得很差,就容易起火。”


“但现在储能电池都是按最高容量标注,没有标注额定功率,没有在额定功率条件下进行检测,电站按这个容量去发电、汽车按这个容量去跑、手机按这个容量去使用,相当于一直在满负荷全速运行,不起火才怪!”


而如果要想完全使用电池中的电量,就要求整个电路设计成超宽电压,这不仅会大幅增加成本,线路设计的难度也会成倍增加。显然,这并不经济。


从源头严把标准关


在汪毅看来,要改变这种局面,一定要从源头上进行标准化和规范化。


“对于发电行业来说,无论是哪种形式的发电,都要告知电网你的额定功率及对应的额定容量,电网以此建立调度数学模型。电站向电网报送的是功率曲线,电网对电站执行报送的功率曲线也要进行考核,储能电站当然也一样。”


汪毅表示,这是电力系统运行的根本,储能电池要规模化应用于发电行业,就应该按照这一应用规则去重新思考标注方式。


“我建议储能电池行业的标注往前延伸都要改变,因为对于梯次利用的电池,要重新去测量和标注电池的额定功率和额定容量是一件很困难的事,因为每块电池的情况都不一样,而这在批量生产时进行标注则要简单得多。”


特别是电动汽车淘汰电池的梯次利用,由于并非同批次生产的产品,加上前期使用情况各不相同,重新检测是一个成本巨大的麻烦事,甚至还要重新做容量标定的试验,而由于不是新产品,还无法进行型式试验。


“发电厂没有这样的能力,也承担不起这样的成本。发电行业的管理非常严格,出现任何冒烟、起火事故都会被严厉处罚。如果现在储能电池没有额定功率没有对应的额定容量标注等这么多现实问题,那电站业主可能就会反问自己,我为什么一定要去惹这个麻烦呢?”


“重新标注其实更利于储能行业的长远发展,特别是对于梯次利用,发电厂只要简单计算一下电池的额定容量下降了多少就可以了,因为电动汽车电池的淘汰也是有规矩的。”


虽然韩国储能电站的火灾事故中有没有超额定功率和额定容量运行的情况还需要进一步研究,但汪毅表示,国内在制定相关储能标准时,一定会严把这个关口。


而据他透露,国家能源局已经要求对国内储能标准进行全面梳理。


“我们今年将重点关注储能电站的安全问题,但最重要的储能电站安全规程在短期内可能仍难以出台。目前世界各国都没有储能电站安全规程,主要原因是储能电池的技术型式和应用型式还没有完全固定下来,各种技术和应用模式还在尝试和摸索中。”


不过,基于储能应用日益严峻的安全形势,正在进行换届的全国储能标准化技术委员会已将编制储能电站安全白皮书的计划纳入了工作日程中。


“我们计划先把涉及安全方面的问题都梳理出来,这可以在一定程度上对行业进行约束和规范,也能为后期制定正式的储能电站安全规程和相关安全标准打下基础。”汪毅说。

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