為加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系,支撐碳達峰碳中和目標實現(xiàn),《國家發(fā)展改革委 國家能源局關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見(征求意見稿)》明確“十四五”儲能發(fā)展目標,到 2025 年,實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?;l(fā)展轉變,新型儲能技術創(chuàng)新能力顯著提高,在高可靠、長壽命等方面取得長足進步,市場環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟,裝機規(guī)模達 3000 萬千瓦以上。
新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?;l(fā)展轉變,安全始終是儲能的生命底線。
近年來,我國儲能產(chǎn)業(yè)在政策支持、產(chǎn)能布局等方面均加快發(fā)展的腳步,但無論是電動汽車還是儲能領域,在新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,一些缺乏核心技術的企業(yè)受政策和補貼吸引進入到行業(yè)中,導致安全問題頻發(fā),大到儲能電站,小至電動汽車,起火事故時有發(fā)生,據(jù)不完全統(tǒng)計,韓國自2017年以來已發(fā)生超過30起儲能著火事故。
儲能安全不僅會使企業(yè)財產(chǎn)受到損失,也會對工作人員和消防員的生命安全造成威脅。有電力專家稱,引起儲能電站起火一般來自兩個方面:一是非儲能系統(tǒng)的其它來源,比如儲能電站附近的電氣設備和附屬設施;一是儲能系統(tǒng)本身,更具體的是儲能電池,儲能電池在外界電、熱激源刺激下,電池會發(fā)生熱失控反應,釋放出大量高溫可燃的氣液混合物,遇到外部空氣中的氧氣,在條件合適的時候,就會發(fā)生爆炸。
儲能電池是一個漸變的電化學體系,電池的各項參數(shù)在長期運營下易發(fā)生變化,這也是導致儲能系統(tǒng)安全問題層出的原因之一。
國家能源局局長章建華在調(diào)研時透露,將研究出臺全國性的電化學儲能政策,推動新型儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。電化學儲能指的是以鋰電池為主要代表的電池儲能。正極材料主要集中在鈷酸鋰、錳酸鋰和三元材料等類別,負極材料主要以石墨材料、合金材料、鈦酸鋰為主。由于石墨電極與金屬鋰的電位接近,當電池過充電時會在石墨電極表面析出金屬鋰形成鋰枝晶,鋰枝晶會刺穿電池隔膜引起短路,從而發(fā)生起火甚至爆炸。
近年來,鈦酸鋰以安全見長的特性受到業(yè)界愈發(fā)重視。而基于鈦酸鋰電池的銀隆高安全大倍率儲能系統(tǒng)在近日被專家組鑒定為“國際領先”。專家組一致認為,基于鈦酸鋰電池材料的銀隆新能源高安全大倍率儲能系統(tǒng)對促進儲能領域的安全穩(wěn)定發(fā)展有著顯著作用,具有重大的推廣應用價值。中國科學院院士歐陽明高表示,“一個是高安全,一個是大倍率,該項目做了很多創(chuàng)新,作為科技成果我很贊成?!?
不同于石墨材料電池,鈦酸鋰電池在充放電過程中幾乎不形成穩(wěn)定性較差的SEI膜,極大降低電池本身起火爆炸的隱患。
相對于石墨材料,鈦酸鋰對鋰電位較高,為1. 55 V( vs Li/Li + ),即使在充電后期、低溫或高倍率狀態(tài)下,鈦酸鋰的電位也不會達到Li +還原成金屬鋰的電位,因此不可能析鋰或形成鋰枝晶,同時,電化學活性的Li4Ti5O12與滿電態(tài)Li7Ti5O12均為不燃物。
從化學角度上看,鈦酸鋰具有自我保護功能,短路時可由導電相變?yōu)楦咦柘啵谝欢ǔ潭壬弦种茻崾Э?。石家莊公交公司技術設備部孟部長稱:“安全性是我們最關心的問題,鈦酸鋰的優(yōu)點就是電池的安全性高,石家莊公交現(xiàn)在銀隆鈦酸鋰車,沒有發(fā)現(xiàn)過冒煙著火的情況。”據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示,在投放市場的裝載銀隆鈦酸鋰電池的銀隆車或儲能項目中,因電池誘發(fā)的安全事故為零。
儲能的安全不應只是電站投運前對設備的檢測,需特別關注儲能電池本身的安全。
一份來自中國兵器裝備集團兵器裝備研究所測試試驗中心、中國兵器裝備特種產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心結果顯示,經(jīng)進行浸水和槍擊性能檢測,銀隆新能源鈦酸鋰電池在水中浸泡2小時后,無漏氣、無漏液現(xiàn)象,而后在自然溫度條件下進行槍擊,均未爆炸、未起火現(xiàn)象。
以技術創(chuàng)新,銀隆堅持鈦酸鋰技術路線,從電池根本解決安全隱患。2021年,憑借高安全、高效率的鈦酸鋰電池,銀隆新能源斬獲“中國產(chǎn)業(yè)年最佳儲能電池供應商”獎、“中國儲能產(chǎn)業(yè)最佳光儲充一體化解決方案”等行業(yè)獎項。華中科技大學教授曹元成認為銀隆鈦酸鋰儲能系統(tǒng)安全,“對公眾來講,我們找到了一個技術能解決安全問題,這是最重要的,增強了普通大眾對儲能的信心!”
頻繁大火事故敲響儲能行業(yè)安全警鐘。電池安全、系統(tǒng)管理……儲能領域仍存在很多亟待解決的問題。在市場優(yōu)勝劣汰、技術標準尚未形成之時,出現(xiàn)一些事故是難以避免的,有業(yè)界人士認為,政策制定層可能會加快并強化儲能的標準化工作,下一步將淘汰劣質(zhì)供應商,提升對安全性的關注?!疤贾泻汀背蔀槲磥?0年中國能源發(fā)展的主線之一,將對電力行業(yè)未來發(fā)展帶來深刻影響,筆者認為電池安全作為儲能發(fā)展支撐性技術,必將成為發(fā)展關鍵中的關鍵。