中國儲能網(wǎng)訊：儲能電站建設(shè)運(yùn)營不規(guī)范、安全管理機(jī)制不健全、安全預(yù)警和處理能力較弱，以及鋰電池的火災(zāi)處置難等問題，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了行業(yè)發(fā)展。如何解決這些問題關(guān)系到未來電化學(xué)儲能行業(yè)和能源體系綠色安全的發(fā)展。
一、電化學(xué)儲能行業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)安全問題凸顯
電化學(xué)儲能市場呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢。電化學(xué)儲能是主流且技術(shù)相對成熟的新型儲能（除抽水蓄能外的新型電儲能技術(shù)）技術(shù)。2020年全球電化學(xué)儲能項(xiàng)目的裝機(jī)規(guī)模逆勢上漲，刷新了單年新增規(guī)模紀(jì)錄，達(dá)到4.7GW，是2019年的1.6倍；中國新增投運(yùn)的電化學(xué)儲能達(dá)1559.6MW，首次突破吉瓦大關(guān)，是2019年同期的2.4倍，目前中國已成為全球最大的電化學(xué)儲能應(yīng)用市場。據(jù)CNESA預(yù)測，在保守場景下，2021年中國電化學(xué)儲能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到5790.8MW；在理想場景下可達(dá)到6614.8MW?！笆奈濉逼陂g是儲能探索和實(shí)現(xiàn)“剛需”應(yīng)用、系統(tǒng)產(chǎn)品化和獲取穩(wěn)定商業(yè)利益的重要時(shí)期，電化學(xué)儲能市場有望實(shí)現(xiàn)快速增長。
中國電化學(xué)儲能正處于從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵期。近年來，儲能已在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)它也是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，對推動能源綠色轉(zhuǎn)型、應(yīng)對極端事件、保障能源安全、促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和具有重要意義。為推動新型儲能快速發(fā)展，4月21日，國家發(fā)改委、國家能源局下發(fā)的《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》提出，到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到30GW以上；到2030年，實(shí)現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展，成為能源領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和的關(guān)鍵支撐之一。在此期間，電化學(xué)儲能行業(yè)將加速向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，行業(yè)格局有望重塑。
數(shù)十起安全事故為電化學(xué)儲能行業(yè)發(fā)展蒙上陰影。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近十年來，全球共發(fā)生了32起電化學(xué)儲能電站安全事故，其中30起發(fā)生于最近五年，電化學(xué)儲能電站安全事故呈高發(fā)態(tài)勢。由于安全事故原因復(fù)雜，很多詳情未能公開披露，但有限的公開資料表明，從事故類型看，三元鋰離子電池安全事故率最高，采用三元鋰離子電池發(fā)生事故25起；磷酸鐵鋰目前已知的兩起事故都發(fā)生在中國。從發(fā)生地域看，韓國儲能電站起火爆炸事故占24起，這與韓國各大電池企業(yè)以三元鋰電池為主流產(chǎn)品有關(guān)；從事故發(fā)生環(huán)節(jié)看，儲能電站起火爆炸大多發(fā)生在充電中或充電后休止中，占21起。
二、電化學(xué)儲能電站事故原因分析
目前已披露的事故報(bào)告主要有：美國亞利桑那州公用事業(yè)服務(wù)公司（APS） McMicken Battery Energy Storage System Event Technical Analysis and Recommendations（McMicken電池儲能系統(tǒng)事件技術(shù)分析與建議）、韓國2017年8月后發(fā)生的23起ESS火災(zāi)事故分析報(bào)告，以及北京集美大紅門25MWh直流光儲充一體化電站項(xiàng)目事故分析。據(jù)分析，引發(fā)電化學(xué)儲能電站安全事故的原因主要涉及電池自身、安全標(biāo)準(zhǔn)、安全管理等五個(gè)方面，這些問題在中國較為普遍，且目前仍未得到很好解決。
電池產(chǎn)品本身存在安全風(fēng)險(xiǎn)。受技術(shù)水平限制，發(fā)生事故的電化學(xué)電池構(gòu)造和材料無法阻止電池發(fā)生熱失控及其在電池模組內(nèi)的傳播，且電池會隨著使用時(shí)間的增加而老化，導(dǎo)致枝晶生長、產(chǎn)熱增加等火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)升高，安全性退化。電池能量密度隨著技術(shù)進(jìn)步逐步提高，相同體積的電池產(chǎn)品設(shè)備將聚集更多能量，儲能系統(tǒng)部署規(guī)模越大，安全風(fēng)險(xiǎn)就愈發(fā)集中；新技術(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷涌現(xiàn)，項(xiàng)目建設(shè)前對采用新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的儲能電池安全性驗(yàn)證時(shí)間難以保證，可能導(dǎo)致有瑕疵的電池并入系統(tǒng)。
電池儲能電站建設(shè)安全相關(guān)要求有待規(guī)范。儲能電站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化是科學(xué)安全處置的前提，2015年開始實(shí)施的《電化學(xué)儲能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）中，關(guān)于儲能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)部分的電池性能指標(biāo)模糊、應(yīng)急處置和救援措施要求偏低，風(fēng)險(xiǎn)評估相關(guān)要求不明確，易導(dǎo)致監(jiān)管疏漏出現(xiàn)，存在低價(jià)競爭、系統(tǒng)容量虛標(biāo)虛報(bào)，以及已有標(biāo)準(zhǔn)得不到遵循的情況。2020年初發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)儲能標(biāo)準(zhǔn)化工作的實(shí)施方案》缺少對安全標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，儲能電站的重要性未能得到應(yīng)有的重視。此外，梯次利用動力電池的安全使用標(biāo)準(zhǔn)缺失，相關(guān)儲能電站質(zhì)量難以保證；部分儲能系統(tǒng)服役時(shí)間增加，充放次數(shù)逐漸接近設(shè)計(jì)極限，其安全風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增大。
安全管理體系不健全，各方責(zé)任落實(shí)不到位。儲能系統(tǒng)安全是一個(gè)多因素交織的復(fù)雜問題，項(xiàng)目承包部門、實(shí)際建設(shè)部門、項(xiàng)目運(yùn)營者、項(xiàng)目所有者、行業(yè)主管部門各方的安全管理應(yīng)形成閉環(huán)，且均按照制度規(guī)范管理才能最大限度地避免事故的發(fā)生。從已披露的信息看，國內(nèi)儲能電站建設(shè)運(yùn)營方安全意識普遍淡薄，安全管理制度缺失，安全管理體系不健全，各方職責(zé)不明或履行不到位，已成為電站安全管理的主要風(fēng)險(xiǎn)。
安全管理系統(tǒng)預(yù)警及處理能力不強(qiáng)。從已披露的儲能電站事故報(bào)告看，電池管理系統(tǒng)（BMS）大多因早期未監(jiān)測到電池內(nèi)部故障發(fā)出預(yù)警或作出處理，從而引發(fā)熱失控；或者是電站缺少氣體監(jiān)測裝置和通訊系統(tǒng)，未能對易燃易爆氣體集聚做出通風(fēng)處理，未能及時(shí)讓消防救援人員了解到內(nèi)部環(huán)境的危險(xiǎn)性。此外，還有一個(gè)重要因素就是，BMS、PMS（電源管理系統(tǒng)）、EMS（能量管理系統(tǒng)）之間的信息不能共享，數(shù)據(jù)沒有發(fā)揮其最大價(jià)值，BMS與PCS（功率變換系統(tǒng)）控制器的信息交互程度較弱，協(xié)同控制能力不足。
消防手段存在局限性，無法有效阻止事態(tài)擴(kuò)大。在消防方面，《規(guī)范》只是對電氣安全、消防配置等一般性內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)定，缺少針對性強(qiáng)的消防設(shè)計(jì)要求，消防安全裝備仍以傳統(tǒng)的消防煙霧報(bào)警器、溫度報(bào)警器為主，均屬事后報(bào)警，無法對電池前期故障進(jìn)行消防安全處理。與其他類型火災(zāi)場景相比，電化學(xué)儲能電站事故發(fā)生頻率偏低，消防部門和消防人員的應(yīng)對經(jīng)驗(yàn)相對不足，技術(shù)、裝備較為欠缺，現(xiàn)有消防滅火措施只能處理鋰離子電池儲能系統(tǒng)早期的火勢，難以有效抑制電池?zé)崾Э睾涂刂瞥跗诨馂?zāi)蔓延, 同時(shí)產(chǎn)生的有毒可燃?xì)怏w也給火災(zāi)撲救帶來挑戰(zhàn), 還可能進(jìn)一步引發(fā)爆炸事故。比如，北京豐臺“4.16”事故，就是在對儲能電站南區(qū)進(jìn)行處置過程中，電站北區(qū)在毫無征兆的情況下突發(fā)爆炸而導(dǎo)致人員傷亡。
三、幾點(diǎn)建議
加強(qiáng)電池技術(shù)研究和安全性強(qiáng)制要求。一是鼓勵持續(xù)改進(jìn)儲能電芯安全控制技術(shù)/安全結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)安全性方面的突破，降低電池出現(xiàn)連鎖熱失控風(fēng)險(xiǎn)。二是借鑒《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，適時(shí)出臺更加嚴(yán)格的儲能電池強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，并建立監(jiān)督管理機(jī)制，確保強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)得到切實(shí)實(shí)施。
完善安全標(biāo)準(zhǔn)體系，引導(dǎo)規(guī)范化發(fā)展。一是嚴(yán)格準(zhǔn)入，提升儲能項(xiàng)目的安全相關(guān)門檻。就建設(shè)而言，對于儲能電站項(xiàng)目的建設(shè)承擔(dān)單位，可強(qiáng)化其項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、系統(tǒng)集成能力和已有項(xiàng)目運(yùn)維效果等方面的要求；以儲能電池型式試驗(yàn)報(bào)告等認(rèn)定的容量額定值代替普遍存在的依據(jù)自行設(shè)定的儲能電池容量標(biāo)稱值核算儲能系統(tǒng)容量，拒絕低價(jià)中標(biāo)，倡導(dǎo)質(zhì)優(yōu)安全，促進(jìn)電化學(xué)儲能行業(yè)由成本導(dǎo)向向質(zhì)量導(dǎo)向轉(zhuǎn)變。就運(yùn)營而言，電站應(yīng)加強(qiáng)工作人員識別危險(xiǎn)和排除隱患的能力，確保其能正確維護(hù)和保養(yǎng)儲能電站設(shè)置的安全設(shè)施和設(shè)備。二是完善原有標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)安全的內(nèi)容，加快補(bǔ)充缺失的安全性標(biāo)準(zhǔn)。比如，將《規(guī)范》第13.0.5條有關(guān)爆炸危險(xiǎn)的條款設(shè)置為強(qiáng)制性條款，增加電站選址對人員密集場所和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的限制條件或規(guī)定不同的安全防范措施，要求與周圍建筑留有一定的安全距離，增加防火、滅火、冷卻、抑爆設(shè)計(jì)要求等。
完善電化學(xué)儲能電站的安全管理體系。一是明確新型儲能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)安全責(zé)任主體及安全管理職責(zé)劃分，尤其要重視事故報(bào)告制度建設(shè)，事故發(fā)生后應(yīng)由官方及時(shí)公開，且明確對相關(guān)責(zé)任主體的處理意見，即明確項(xiàng)目相關(guān)各方的責(zé)任，以保障項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營過程中各項(xiàng)安全職責(zé)的切實(shí)履行，為之后的建設(shè)項(xiàng)目提供有效的風(fēng)險(xiǎn)管控指導(dǎo)，避免類似事故發(fā)生。二是完善基于儲能項(xiàng)目技術(shù)升級和安全性的檢測認(rèn)證和監(jiān)督體系，對核心部件和充放次數(shù)接近上限的、梯次利用的儲能系統(tǒng)等進(jìn)行嚴(yán)格管理，確保儲能系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，電站工作人員操作安全規(guī)程、維護(hù)檢修制度等也應(yīng)納入其中。三是按風(fēng)險(xiǎn)等級對電化學(xué)儲能電站進(jìn)行分類分級管控，對危險(xiǎn)等級高的儲能電站進(jìn)行仿真建模、可行性論證、設(shè)備制造、建設(shè)安裝、測試運(yùn)行等，建立全周期安全監(jiān)管制度和規(guī)范。比如，依據(jù)中國建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范GB50140，電化學(xué)儲能電站的電池室與危險(xiǎn)化學(xué)品庫房同屬嚴(yán)重危險(xiǎn)級，可借鑒相關(guān)危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理制度，制定電池室的安全管理制度、應(yīng)急方案、事故報(bào)告制度等。
提升安全預(yù)防管理的智能化水平。一是搭建儲能電站大數(shù)據(jù)平臺，將實(shí)時(shí)參數(shù)上傳至統(tǒng)一管理平臺作為儲能電站大數(shù)據(jù)分析和事故預(yù)測的依據(jù)，研判風(fēng)險(xiǎn)，提前準(zhǔn)備，確保及時(shí)響應(yīng)。二是建設(shè)智能化程度高、集成水平好的安全管理系統(tǒng)，重點(diǎn)是加強(qiáng)組件和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測、電池系統(tǒng)和周邊環(huán)境的調(diào)節(jié)措施，以及與消防部門的聯(lián)動，比如電池溫度監(jiān)控、易燃?xì)怏w檢測、自動通風(fēng)系統(tǒng)、各部門聯(lián)動通訊系統(tǒng)等，確保能夠在風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到一定閾值時(shí)能夠自動斷電或作出相應(yīng)處理，以避免事故發(fā)生或擴(kuò)大，為各部門提供信息依據(jù)，便于其做出應(yīng)對措施。
強(qiáng)化針對電化學(xué)儲能的消防能力建設(shè)。一是進(jìn)一步深化儲能電站系統(tǒng)安全研究、儲能系統(tǒng)火災(zāi)演化機(jī)制及防控技術(shù)研究, 針對火災(zāi)防控、早期預(yù)警、事故處置等方面的重點(diǎn)攻關(guān)，多部門聯(lián)合研究制定電化學(xué)儲能電站專門的消防安全產(chǎn)品和應(yīng)對方案。比如，加強(qiáng)消防系統(tǒng)和BMS等系統(tǒng)的信息交互，提高系統(tǒng)整體消防安全等級；認(rèn)真總結(jié)事故教訓(xùn)，舉一反三，提高消防部門對電化學(xué)儲能電站爆炸風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識和應(yīng)對能力，開展儲能電站消防技能培訓(xùn)和演練。二是支持研發(fā)和應(yīng)用專用特種消防材料和設(shè)備應(yīng)對電化學(xué)儲能電站事故，做好防爆準(zhǔn)備，進(jìn)一步研究科學(xué)處置流程，避免和減少人員傷亡。
（作者于萍、高宏，均來自賽迪智庫）
