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风起于青萍之末,储能安全,防患于未燃
风起于青萍之末,储能安全,防患于未燃

无论是可再生能源的大规模渗透 还是传统能源的智能化发展 储能都已经成为不可或缺的关键环节

“双碳”目标背景下的产业赛道上,储能赫然位居前列,“日间有200亿度的电需要被储存,这是一个非常大的、万亿级别的赛道”,如今这条活力十足的赛道已经受到政策的倾斜、迎来大量资本的进入,亟需在坚守安全准线的前提下加速技术创新。


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未来能系中的重要角色

通俗来说,储能可被看作是电力系统的蓄水池,可协助电力系统进行电量与电力的实时平衡;或者也可以说,从技术角度上来讲看储能是一种从根本上解决电力系统灵活度不足的手段,在能源领域权重持续增加的当下,其发展前景备受看好自是理所当然。据中关村储能产业技术联盟发布的《储能产业研究白皮书 2021》,2020 年我国新增电力储能项目投运容量 2.7GW,已投运的累计装机容量达 33.4GW,占全球市场总规模比重达 18.6%。据中关村储能产业技术联盟预测,储能行业在“十四五”期间将保持 57% 的年复合增长率,预计2060 年装机规模将达 420GW 左右,需求空间巨大。

储能技术在我国未来能系中扮演的角色不言而喻,密集的政策倾斜已足以说明其重要程度。随着2020年国家能源局科技司能效与储能处的成立,储能行业有了国家层面的更高级别管理机构。2021年 4 月,国家发改委、国家能源局联合发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见(征求意见稿)》,对储能行业发展做出重要指引,明确了“十四五”期间储能的市场空间与发展模式,而且其中非常重要的一条内容是,“在电池一致性管理技术取得关键突破、动力电池性能监测与评价体系健全前,原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。”

随后,发改委印发的《关于做好新能源配套送出工程投资建设有关事项的通知》提出,对电网企业建设有困难或规划建设时序不匹配的新能源配套送出工程,允许发电企业投资建设,缓解新能源快速发展并网消纳压力。新政解决了新能源配送工程建设的痛点,有利于推动新能源更快发展,并促进电网侧大规模独立共享储能电站的建设。各省市也已制定储能发展支持政策。

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据工信部电子信息司副司长徐文立介绍,“随着光伏等新能源产业快速发展,储能产业前景广阔,特别是电化学储能发展迅速,锂电产业凭借诸多优势成为储能装机主力军。工信部电子司将结合‘十四五’产业发展新要求,继续推动光伏产业持续健康发展,同时开展《锂离子电池行业规范条件》《锂离子电池综合标准化技术体系》的制修订工作,加快梳理太阳能光伏、新型储能电池、重大终端应用等能源电子产业链条,研究制定支持能源电子产业发展的相关政策。”

储能应用场景可按电源侧、电网侧、用户侧分为 3 类 17 项,其中大部分场景目前在国内已有初步应用探索。中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙表示,“我国已有部分储能技术在全球技术中处于并跑甚至领跑的阶段,技术创新已加快从量的积累向质的飞跃,从点的突破向系统能力提升转变。”尽早在储能市场上占据一席之地意义重大,产业链上的头部企业如比亚迪、宁德时代、亿纬锂能、派能科技、南都电源、华自科技、科华数据、特变电工、新风光等早已布局,身为电动车市场鲶鱼的特斯拉也意欲在储能市场继续搅动风云,其一如既往地招式大开大合,在日照资源充足的拉萨新建了一座光储充一体化超级充电站。

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电池安全预警与传感器

此前应急管理部通报的2021年10起典型火灾爆炸事故中,便包括“4.16北京福威斯油气技术有限公司光储充一体化项目火灾爆炸事故”。该事故主要系磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池热失控起火,之后产生的易燃易爆组分扩散,与空气混合形成爆炸性气体,遇电气火花发生爆炸。

应急管理部消防救援局孙金杰指出,电池具有一定火灾风险,需要从技术层面、(储能设施)热管理层面、日常管理层面三个层面着手,将风险降至最低。

安全稳定运行是储能产业发展的核心要求,而综合来看,温控及消防是其中的两大重点环节。

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电力行业对安全、稳定、可靠性的要求本就非常高,储能领域的安全和经济性同为核心关注点,需要通过标准、规范等加强指引——这是业界各方的共识,“安全性影响竞争壁垒,经济性影响推广节奏”。与不断取得进步(尚未有颠覆性突破)的技术性问题相比,安全问题是所有企业、机构必须前置解决的最核心问题。

当一些重大事故敲响了行业警钟,行业逐渐重视储能技术标准上的安全性。国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会已联合批准发布《储能电站运行维护规程》在内的212 项推荐性国家标准和 3 项国家标准修改单的公告,《储能电站运行维护规程》于2021年 11 月 1 日正式实施,从范围、规范性引用文件、术语和定义、基本要求、正常运行、异常运行及故障处理到维护,均作出了详细规范。由宁德时代新能源科技股份有限公司、阳光电源股份有限公司等12 家储能领军企业共同发起的中关村储能产业技术联盟亦发布《关于推进储能产业安全、健康、可持续发展的行业自律公约》。随着准入门槛和流程标准的提高,电池、BMS 和储能系统设计更具针对性,储能行业的安全性有望持续提升。

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隐患预警,传感先行,慧闻科技作为一家从事智能传感器研发、生产和销售,同时提供人工嗅觉解决方案的国家级高新技术企业。公司于2014年由来自前NASA的科学家团队在苏州成立,目前已研发出针对多种有毒有害气体(如甲醛、酒精、氨气、一氧化碳、氮氧化物、硫化氢、甲烷、TVOC 等)的传感器芯片及相应的检测模块慧闻科技自主研发的智能传感器模组MSD3005电池/储能安全监测模块,可用于判断当前环境中的危险气体等级(CO,氢气,DMC),可同时识别和检测异味含量,模组具有高灵敏度、高分辨率、低功耗的特点。同时也可以根据等级进行高低报警,MSD3005系列模组的传感器是不同材料体系组成的多通道气体传感器,使用特定的调理电路和精确地算法来判定当前环境中三种危险气体的预警等级,对于电池组安全的早期预警有非常实用的意义。

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锂电储能安全标准分类

锂电储能系统安全设计需要充分考虑电池安 全、热安全、电气安全、功能安全、电磁兼容以及运输安全等多个方面。欧洲和北美地区在锂电储能部署方面处于领先地位,主导的 IEC、UL、UN 等 安全标准应用比较广泛。全球主要区域的锂电池储能安全性标准汇总如表所示。


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