鋰電儲(chǔ)能憑借諸多優(yōu)勢成為儲(chǔ)能裝機(jī)主力軍。但安全隱患仍是阻攔行業(yè)發(fā)展的“絆腳石”。

不久前，位于美國加州蒙特雷(Monterey)太平洋瓦電(PG&E)公司的一個(gè)變電站起火，起火原因是由變電站中的特斯拉Megapack巨型電池儲(chǔ)能設(shè)備造成的。

據(jù)悉2022年4月，太平洋瓦電(PG&E)公司在加州Moss Landing啟用182.5MW特斯拉Megapack系統(tǒng)，項(xiàng)目名為“埃爾克霍恩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)”(Elkhorn Battery)。該儲(chǔ)能設(shè)施由特斯拉與PG&E公司共同設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)，并由后者運(yùn)營。

值得注意的是，這起事故并非特斯拉Megapack首次起火，去年7月，澳大利亞也同樣發(fā)生過Megapack儲(chǔ)能電池火災(zāi)事件。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自2021年以來，國內(nèi)外已發(fā)生超27起儲(chǔ)能安全事故，儲(chǔ)能安全事故頻發(fā)的原因到底是什么?

盡管導(dǎo)致儲(chǔ)能安全事故的誘因眾多，如電池管理系統(tǒng)、電纜線束、預(yù)警監(jiān)控消防系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境、安全管理等因素，但業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，引發(fā)儲(chǔ)能安全事故的首要原因還是鋰電池自身的問題，由鋰電池本身的瑕疵或是電池老化從而帶來的安全問題。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在低溫高倍率充電條件下，鋰電池的鋰離子會(huì)在負(fù)極與電解液的界面堆積、堆積到一定程度就有可能會(huì)產(chǎn)生鋰晶(是指采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池在充電時(shí)，鋰離子還原時(shí)形成的樹枝狀金屬鋰單質(zhì))。當(dāng)鋰枝晶生長到一定程度時(shí)，就會(huì)觸破電池隔膜導(dǎo)致電池內(nèi)短路，最終引發(fā)安全事故。

儲(chǔ)能安全是一道涉及多學(xué)科的復(fù)雜考題，包括電池、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、多體系共同來協(xié)作。

清華大學(xué)教授、中國科學(xué)院院士歐陽明高從技術(shù)角度給出了三方面的建議。第一要從電池本身做好安全;第二在電池使用的過程做好控制和電池內(nèi)部熱失控的探測預(yù)警;第三在要做好熱管理措施，讓電池在因?yàn)楦鞣N偶然因素發(fā)生事故的時(shí)候不發(fā)生熱蔓延甚至燃燒爆炸。

從電池廠家端而言，優(yōu)質(zhì)的材料和制造工藝是產(chǎn)品安全的重要前提，尤其要在電芯原料、檢測使用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)建立專業(yè)嚴(yán)格的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，讓更多電池廠商將優(yōu)質(zhì)的材料和先進(jìn)的制造工藝應(yīng)用到產(chǎn)品中。

其次，要保障電池本身安全，仍需從最底層的電芯技術(shù)入手。行業(yè)流傳一句話，如果從電芯層面做到本質(zhì)安全的話，會(huì)事半功倍。在追求更安全的電池上，當(dāng)前也有不少企業(yè)開始研究固態(tài)電池在儲(chǔ)能的運(yùn)用。

而對(duì)系統(tǒng)集成商端而言，儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池與PCS、BMS、EMS等系統(tǒng)存在強(qiáng)耦合關(guān)系，若從不同品牌采購，現(xiàn)場調(diào)試拼裝，各系統(tǒng)間安全保障的強(qiáng)耦合關(guān)系將被強(qiáng)行割裂打破，系統(tǒng)的精細(xì)化管理、聯(lián)動(dòng)保護(hù)控制、電氣和消防的安全性都無法保證，長期運(yùn)行過程中也帶來了安全隱患與系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的不確定性。

如何打破儲(chǔ)能系統(tǒng)各單元的信息孤島，真正將儲(chǔ)能系統(tǒng)整合成有機(jī)整體，不僅考驗(yàn)廠家在電化學(xué)、電力電子、電氣等各方面的技術(shù)實(shí)力，更考驗(yàn)廠家對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的深刻理解與整個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)運(yùn)營的深厚積淀。

此外，做好產(chǎn)品質(zhì)量及源頭防火的基礎(chǔ)之上，儲(chǔ)能系統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)對(duì)儲(chǔ)能安全同樣重要。如何通過合理的消防設(shè)計(jì)，做到對(duì)煙感、溫感、可燃?xì)怏w等隱患的探測監(jiān)控;通過排風(fēng)泄壓、防爆等設(shè)計(jì)減少熱失控?cái)U(kuò)散帶來的損失等都需要科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

不久前，國家能源局最新發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)要求(征求意見稿)》，提出滅火系統(tǒng)應(yīng)滿足撲滅模塊級(jí)電池明火且24h不復(fù)燃。

應(yīng)急管理部天津消防研究所第四研究室副主任卓萍對(duì)此表示，希望能給儲(chǔ)能消防產(chǎn)品一個(gè)滅火依據(jù)的支撐。比如，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用的場所可以有效的實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警、火災(zāi)報(bào)警，最后能夠?qū)崿F(xiàn)火災(zāi)可控。

而對(duì)儲(chǔ)能安裝和運(yùn)維端而言，做好全生命周期的儲(chǔ)能安全管理，不僅需要關(guān)注生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，同時(shí)也要做好存儲(chǔ)、運(yùn)輸、安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防。

作為引發(fā)儲(chǔ)能起火的常見因素，廠家需要加強(qiáng)儲(chǔ)能系統(tǒng)電芯以及電弧的檢測與預(yù)防。一方面通過系統(tǒng)監(jiān)控，做到對(duì)電池的狀態(tài)分析、預(yù)判和預(yù)警，從源頭上防止與阻斷熱失控;另一方面，因儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)較多電氣連接，在復(fù)雜的使用工況下有可能引發(fā)拉弧現(xiàn)象，會(huì)引發(fā)設(shè)備火災(zāi)，如何開展電弧的檢測與防護(hù)，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全尤其重要。