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儲(chǔ)能安全新考量
日期:2019-07-19   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_lijunya 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō),電池儲(chǔ)能仍是新生事物。如何安全地使用好儲(chǔ)能,是這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提。儲(chǔ)能技術(shù)不停在變革,儲(chǔ)能安全就會(huì)不斷面臨新的挑戰(zhàn)。
 
作為影響未來(lái)能源大格局的前沿技術(shù)和新興產(chǎn)業(yè),儲(chǔ)能不能忽視安全問(wèn)題。在儲(chǔ)能安全備受關(guān)注的當(dāng)下,破除安全問(wèn)題的難點(diǎn)在哪里?

安全已成為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的瓶頸之一。

截至2019年2月,僅在韓國(guó),儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)事故已經(jīng)高達(dá)21起,火災(zāi)給快速升溫的儲(chǔ)能市場(chǎng)潑了一盆冷水。韓國(guó)工商和能源部立即采取了行動(dòng),對(duì)所有已經(jīng)安裝的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行安全檢查,強(qiáng)制關(guān)閉了342個(gè)公共事業(yè)側(cè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

在國(guó)內(nèi),電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)均出現(xiàn)過(guò)不同程度的火災(zāi)事故,雖然鮮有正式的通報(bào)和報(bào)道,但不得不承認(rèn),事故畢竟是存在的,這也一度成為儲(chǔ)能圈內(nèi)爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。

安全無(wú)小事,儲(chǔ)能也不例外。外界對(duì)電池儲(chǔ)能安全性、可靠性的質(zhì)疑,也讓產(chǎn)業(yè)鏈條上的所有相關(guān)方開始認(rèn)識(shí)到安全的重要性:如果像電動(dòng)車一樣隔三差五燒的話,電化學(xué)儲(chǔ)能可能遭遇“倒春寒”。

新興產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)陣痛

如同21世紀(jì)初期的光伏產(chǎn)業(yè),當(dāng)前的電池儲(chǔ)能行業(yè)也是一個(gè)體量不大但飛速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。根據(jù)中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)/中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)全球儲(chǔ)能項(xiàng)目庫(kù)的不完全統(tǒng)計(jì),2018年,中國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)超過(guò)600MW。而截至2017年底,中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)才390MW,2018一年裝機(jī)量已經(jīng)超越了過(guò)去幾年的總和。

過(guò)去兩年,儲(chǔ)能市場(chǎng)逐漸升溫,各路資本相繼進(jìn)入。在行業(yè)的早期,市場(chǎng)難免魚龍混雜。既有寧德時(shí)代、比亞迪這樣的獨(dú)角獸,還有大量的光伏、節(jié)能、電力電子企業(yè)跨界而來(lái),“撈一票就走”的現(xiàn)象不可避免。

進(jìn)入一個(gè)全新的行業(yè),不少企業(yè)也是“摸著石頭過(guò)河”,需要和客戶一起挖掘市場(chǎng),找到新型的應(yīng)用場(chǎng)景,逐步探索出儲(chǔ)能的商業(yè)發(fā)展模式。在市場(chǎng)不成熟的前提下,從業(yè)主、投資商到設(shè)備商,更在意的是價(jià)格和成本,對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)控制和安全并沒(méi)有足夠的認(rèn)識(shí)。

前幾年,行業(yè)就有一種誤解,認(rèn)為過(guò)剩產(chǎn)能所留下來(lái)的庫(kù)存動(dòng)力電池都能被用到儲(chǔ)能上。但不同廠商的電芯質(zhì)量存在巨大差異,同為磷酸鐵鋰電池,有的循環(huán)壽命可以達(dá)到五六千次,有的可能只有兩三千次。部分電池廠商在巨大的“去產(chǎn)能”壓力下,過(guò)分吹噓電池循環(huán)壽命,用劣質(zhì)產(chǎn)品低價(jià)沖擊市場(chǎng),都給行業(yè)留下了一些潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

在經(jīng)歷過(guò)初創(chuàng)期的突飛猛進(jìn)之后,儲(chǔ)能已經(jīng)蓄積了一定的市場(chǎng)規(guī)模,行業(yè)已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)新的平臺(tái)期,市場(chǎng)發(fā)展初期積累的一些問(wèn)題也開始逐步顯現(xiàn)。起火事件無(wú)疑給整個(gè)產(chǎn)業(yè)敲響了警鐘,安全成為行業(yè)必須著手解決的問(wèn)題。

打好標(biāo)準(zhǔn)組合拳

目前,行業(yè)處于大規(guī)模應(yīng)用的初期,儲(chǔ)能電池性能指標(biāo)模糊、規(guī)劃設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、儲(chǔ)能火災(zāi)消防還欠缺研究和技術(shù)支撐,電化學(xué)儲(chǔ)能電站的性能及安全還存在很多關(guān)鍵問(wèn)題亟待解決。業(yè)界迫切需要建立健全的儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)認(rèn)證體系為電站質(zhì)量“保駕護(hù)航”。

標(biāo)準(zhǔn)滯后已成為行業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。與電動(dòng)汽車行業(yè)100多項(xiàng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相比,儲(chǔ)能行業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還不到20項(xiàng)。很多工作的開展依舊沒(méi)有規(guī)范可循,也沒(méi)有相應(yīng)的安全制度與監(jiān)管。

在電動(dòng)汽車的帶動(dòng)下,電化學(xué)池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展一日千里,這也讓標(biāo)準(zhǔn)制定者左右為難。標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)本來(lái)想基于一個(gè)成熟的技術(shù)形成一種標(biāo)準(zhǔn),因鋰電的應(yīng)用發(fā)展比較快,標(biāo)準(zhǔn)難以跟上。

有業(yè)內(nèi)人士表示,標(biāo)準(zhǔn)如果定的太早,可能有些參數(shù)指標(biāo)會(huì)不太接地氣,不能去指導(dǎo)實(shí)際的一些工程。如果定的太晚的話,反而影響行業(yè)的一些規(guī)范。

按照國(guó)家能源局2018年11月印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作的實(shí)施方案(征求意見稿)》,“十三五”期間,我國(guó)應(yīng)初步建立儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。其中明確規(guī)定,在儲(chǔ)能接入電網(wǎng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)方面,依托全國(guó)電力儲(chǔ)能標(biāo)委會(huì)等標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)組織重點(diǎn)開展標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)研制;在儲(chǔ)能設(shè)備層面,發(fā)揮電器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化支撐機(jī)構(gòu)的組織協(xié)調(diào)作用。

2018年,儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)開始加速,針對(duì)電化學(xué)的7項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相繼由全國(guó)電力儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布。在電池的評(píng)測(cè)、儲(chǔ)能電站的入網(wǎng)、電站的運(yùn)行及評(píng)價(jià)等方面都做了較為細(xì)致的管理和對(duì)接。

儲(chǔ)能的標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為了照顧大多數(shù)企業(yè)的利益,標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)寬松,制定的周期短則要2~3年,長(zhǎng)則需要經(jīng)歷更長(zhǎng)的時(shí)間。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,如果新技術(shù)要等待相關(guān)的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)來(lái)規(guī)范行業(yè)發(fā)展,顯得非常不現(xiàn)實(shí)。

相對(duì)而言,團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)更具有靈活性,針對(duì)行業(yè)問(wèn)題會(huì)先于國(guó)標(biāo)進(jìn)行引導(dǎo),落地大概需要半年左右的時(shí)間。作為行業(yè)組織,中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟近幾年一直與政府部門、標(biāo)準(zhǔn)單位和企業(yè)一起為搭建標(biāo)準(zhǔn)體系,保障產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展而努力。目前正在積極開展團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工作,實(shí)現(xiàn)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相互呼應(yīng)與互補(bǔ)。

表:中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目

 
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安全是系統(tǒng)工程

關(guān)于儲(chǔ)能的標(biāo)準(zhǔn)與安全規(guī)范,世界各國(guó)都在探索中,目前還沒(méi)有完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。歐美在電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用方面走得比較早,相應(yīng)的也有大量的數(shù)據(jù)做支撐。從歐美各國(guó)的實(shí)踐來(lái)看,美國(guó)、德國(guó)在很多地方值得學(xué)習(xí)和借鑒。

與中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)制定相比,歐美制定標(biāo)準(zhǔn)的更關(guān)注技術(shù)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn),弱化性能的要求。他們認(rèn)為產(chǎn)品安全是基本要求,也是最低要求,而產(chǎn)品的性能可由市場(chǎng)自行決定。比如IEC 62933標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注系統(tǒng)的全生命周期風(fēng)險(xiǎn)分析和較低風(fēng)險(xiǎn)的方法,美國(guó)NFPA標(biāo)準(zhǔn)更為關(guān)注火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、審批到驗(yàn)收都圍繞火災(zāi)的防范和救援。

安全是一個(gè)系統(tǒng)工程,在儲(chǔ)能本體設(shè)計(jì)上,從硬件的選型到軟件策略的制定都至關(guān)重要。即使PCS、BMS每個(gè)子系統(tǒng)都做到100分,最后集成的系統(tǒng)效果可能也就只有80分。

TÜV南德意志集團(tuán)華南區(qū)智能電力部-光伏及儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)理吳候福認(rèn)為,降低儲(chǔ)能的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)需要前期在整個(gè)生命周期內(nèi)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控。

首先,要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮子系統(tǒng),環(huán)境和誤操作等因素帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。認(rèn)證檢測(cè)應(yīng)該從企業(yè)研發(fā)階段便開始介入,從源頭為整個(gè)產(chǎn)品注入安全基因。

其次,也要考慮集成、安裝、運(yùn)輸、運(yùn)行維護(hù)和退役等周期內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造完成驗(yàn)收時(shí)都應(yīng)該進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,以期產(chǎn)品在投入市場(chǎng)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)就已經(jīng)控制在可接受的范圍內(nèi)。

從理論上來(lái)講,儲(chǔ)能項(xiàng)目的安全問(wèn)題都能通過(guò)工程技術(shù)手段去解決,是否安全關(guān)鍵在于采取防護(hù)手段的多少。相比電動(dòng)汽車,儲(chǔ)能對(duì)重量和體積沒(méi)有那樣敏感,儲(chǔ)能電站可以連接消防水源,實(shí)現(xiàn)安全可采取的措施更多,成本更少。

但儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景更為豐富和復(fù)雜。戶用、工商業(yè)、電網(wǎng)調(diào)頻等不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)安全性的要求也不盡相同,儲(chǔ)能系統(tǒng)在調(diào)頻時(shí)高倍率充放明顯比純粹的削峰填谷要苛刻得多,不同等級(jí)的儲(chǔ)能產(chǎn)品對(duì)安全的要求有著天壤之別。

業(yè)界預(yù)計(jì),針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,未來(lái)幾年內(nèi)應(yīng)該會(huì)有不同類型的儲(chǔ)能電池面市。目前,行業(yè)企業(yè)根據(jù)儲(chǔ)能的標(biāo)準(zhǔn)開始改進(jìn)產(chǎn)品,寧德時(shí)代等企業(yè)正在研發(fā)生產(chǎn)專門針對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)用的“低成本、長(zhǎng)壽命、高安全”電池,同時(shí),越來(lái)越多的企業(yè)開始關(guān)注消防安全,不再一味地追求降成本。

對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō),電池儲(chǔ)能仍是新生事物。如何安全地使用好儲(chǔ)能,是這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提。儲(chǔ)能技術(shù)不停在變革,儲(chǔ)能安全就會(huì)不斷面臨新的挑戰(zhàn)。這涉及到電池、PCS、BMS、EMS等多個(gè)環(huán)節(jié),需要全行業(yè)共同提高產(chǎn)品的成熟度和可靠性,也需要多部門、多體系共同來(lái)協(xié)作。
 
原標(biāo)題:儲(chǔ)能安全新考量

 
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