一、前言：北京國軒福威斯光儲充爆炸事故
2021年4月16日12時17分，北京市119指揮中心接報豐臺區(qū)南四環(huán)永外大紅門西馬廠甲14號院內(nèi)儲能電站起火的警情，調(diào)派15個消防站47輛消防車235名指戰(zhàn)員到場處置。14時15分許，在對電站南區(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，導(dǎo)致2名消防員犧牲，1名消防員受傷（傷情穩(wěn)定），電站內(nèi)1名員工失聯(lián)。經(jīng)調(diào)查了解，起火現(xiàn)場為北京國軒福威斯光儲充技術(shù)有限公司的儲能電站。事發(fā)前，該電站正在進(jìn)行施工調(diào)試。
參閱之前有關(guān)本工程項目的報道，該項目采用了福威斯自主研發(fā)的“直流光儲充一體化電站”和“直流四象限模塊”等全新專利產(chǎn)品技術(shù)，依托業(yè)內(nèi)頂級產(chǎn)品研發(fā)團隊，和北京國軒福威斯光儲充技術(shù)有限公司的工程技術(shù)團隊，對儲能充電產(chǎn)品的絕緣、散熱、產(chǎn)品保溫等方面進(jìn)行了高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計、制造和施工，并在光儲充微電網(wǎng)調(diào)度、負(fù)荷需求管理等方面做了科學(xué)合理的規(guī)劃，使整個電站具備無人值守、智能化運行管理模式，所有設(shè)備均可云端遠(yuǎn)程診斷與維護。
項目于2018年4月份在豐臺區(qū)發(fā)改委備案，包括25MWh的國軒高科磷酸鐵鋰電池儲能，一期1.4MW的屋頂光伏，和94個車位的單槍150KW大功率直流快速充電樁。本項目有效延緩了北京城市電力配網(wǎng)增容10MW，能夠滿足更多大功率充電樁的建設(shè)需求。
該項目在全球范圍內(nèi)創(chuàng)造了四個應(yīng)用技術(shù)第一：用戶側(cè)最大規(guī)模儲能電站、城市中心最大規(guī)模充電站、第一個直流光儲充一體化項目、第一個區(qū)域直流增量配網(wǎng)項目。項目一期日售電能力超過4萬度，相當(dāng)于在城市中心建設(shè)完成全新的小型能效電廠，既可以參與綠電消納和電力需求側(cè)調(diào)節(jié)，又可以快速推廣社會公共產(chǎn)所大功率充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，且不依賴新能源政策補貼具有較好的項目盈利模式，非常適合在城市任何角落進(jìn)行商業(yè)模式推廣與復(fù)制。
二、中國的新型電力系統(tǒng)需要大量的儲能設(shè)施
隨著全球能源格局正在發(fā)生由依賴傳統(tǒng)化石能源向追求清潔高效能源的深刻轉(zhuǎn)變，包括中國在內(nèi)的國家，其能源結(jié)構(gòu)也正經(jīng)歷前所未有的深刻調(diào)整。無論是從電力能源總量結(jié)構(gòu)，還是從裝機增量結(jié)構(gòu)，以及單位發(fā)電成本構(gòu)成看，清潔能源發(fā)展勢頭迅猛，已成為世界加快能源領(lǐng)域供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要力量。
儲能產(chǎn)業(yè)和儲能技術(shù)作為新能源發(fā)展的核心支撐，覆蓋電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)、居民側(cè)以及社會化功能性儲能設(shè)施等多方面需求。
在落實碳中和目標(biāo)、保障能源安全、加快推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的背景下，“十四五”我國可再生能源將快速發(fā)展，“雙高”（高比例可再生能源、高比例電力電子裝備）電力系統(tǒng)特征日趨顯著。同時，存量調(diào)節(jié)資源呈現(xiàn)枯竭化，轉(zhuǎn)動慣量、電力和調(diào)峰平衡、頻率調(diào)節(jié)、電壓支撐等問題將逐漸凸顯，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行面臨重大挑戰(zhàn)。為提高電力系統(tǒng)的靈活性，在電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)調(diào)節(jié)手段均難以滿足大規(guī)模新能源并網(wǎng)消納需求的情況下，儲能將極具吸引力。
“源、網(wǎng)、荷、儲各側(cè)將共同構(gòu)建未來電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源體系，儲能作為性能優(yōu)異的靈活調(diào)節(jié)資源，將具有廣泛的應(yīng)用前景?！眹W(wǎng)能源院新能源研究所專家胡靜對記者分析，從發(fā)揮作用層面來看，儲能可以更有效地滿足因新能源大規(guī)模接入和用能方式升級帶來的系統(tǒng)平衡新需求；從發(fā)展前景方面來看，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)電源具有一定局限性，儲能是我國未來提升系統(tǒng)靈活性較為重要和可靠的手段；從發(fā)展優(yōu)先級層面來看，儲能屬于提升系統(tǒng)靈活性的增量資源，要在充分挖掘存量資源的基礎(chǔ)上，進(jìn)行統(tǒng)籌開發(fā)；從發(fā)展平臺層面來看，需要發(fā)揮電網(wǎng)的平臺作用，引導(dǎo)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)各側(cè)儲能共同發(fā)揮作用。
前兩年，麥肯錫發(fā)布過《電池儲存：電力行業(yè)的下一個顛覆性技術(shù)》的報告，在這篇報告中討論了隨著趨勢的發(fā)展，儲能技術(shù)將如何改變電力市場的運營、客戶消費和生產(chǎn)電力的方式，以及公用事業(yè)和第三方的作用。報告主要針對歐洲和美國的儲能發(fā)展進(jìn)行分析，其他國家地區(qū)的市場可能會存在更多可能性。
三、高發(fā)的鋰電池事故及其原因
與其快速增長和裝機占比形成鮮明對比的則是接連發(fā)生的電動汽車和儲能電站的火災(zāi)事故。
國外，特斯拉汽車起火事故屢見報道。國內(nèi)，根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局的數(shù)據(jù)，2018年至少發(fā)生了40起涉及新能源汽車火災(zāi)的事故，而這些新能源汽車大多都采用鋰離子電池。工信部曾先后印發(fā)《關(guān)于開展新能源客車安全隱患專項排查工作的通知》、《關(guān)于開展新能源乘用車、載貨汽車安全隱患專項排查工作的通知》、《關(guān)于開展新能源汽車安全隱患排查工作的通知》，要求新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)開展安全隱患排查，降低事故風(fēng)險。
2017年8月至2019年5月間，韓國接連發(fā)生了23起儲能電站火災(zāi)事故。韓國政府一度暫停了所有在運的儲能電站項目，并成立事故聯(lián)合調(diào)查委員會全面深入調(diào)查事故原因。2019年6月，韓國通商產(chǎn)業(yè)資源部正式對外公布了事故調(diào)查報告，但就韓國媒體以及國內(nèi)外專家反饋信息來看，該報告并未有足夠的說服力，其中最受爭議的部分莫過于對電池企業(yè)責(zé)任的認(rèn)定。而就在韓國調(diào)查報告發(fā)布、實施安全防護措施之后的三個月內(nèi)，韓國又新發(fā)生了兩起儲能電站火災(zāi)事故，使本就處于寒冬中的韓國儲能行業(yè)更加雪上加霜，大型儲能電站特別是鋰離子電池儲能系統(tǒng)安全性的問題再次引起社會關(guān)注。
2019年8月，有報道稱江蘇鎮(zhèn)江的用戶側(cè)儲能項目出現(xiàn)了大量的電池因冒煙而更換的現(xiàn)象。其中鎮(zhèn)江揚中某用戶側(cè)儲能項目，采用的磷酸鐵鋰電池集裝箱安裝方式，在8月初起火并燒毀，從圖片上看，現(xiàn)場非常慘烈，著火原因目前尚未通報。
鋰離子電池在過充過放、過熱、機械碰撞等內(nèi)外部因素的作用下，容易引起電池隔膜崩潰、內(nèi)部短路，從而導(dǎo)致熱失控的發(fā)生，這是鋰離子電池發(fā)生安全問題的本質(zhì)原因。此外，鋰離子電池目前采用的電解液有機溶劑大多屬于易燃或可燃液體，這又增加了其發(fā)生火災(zāi)的隱患。就目前傳統(tǒng)的安全消防措施而言，并不能有效抑制鋰離子電池的熱失控，從而導(dǎo)致初期火災(zāi)迅速蔓延，進(jìn)而演變?yōu)榇笠?guī)?；馂?zāi)。
有儲能資深專家表示：儲能系統(tǒng)的安全性不在于到底是用磷酸鐵鋰還是三元或者其他體系，只要是能量，故障了都有起火的可能，關(guān)鍵在于電芯的工藝是否成熟穩(wěn)定，系統(tǒng)集成的驗證是否全面可靠，生產(chǎn)管理是否做到體系化和精細(xì)化。這樣才能讓客戶放心，讓企業(yè)自身安心。
楊裕生院士曾指出安全性是一個事故概率問題。儲能系統(tǒng)事故概率與容量成正比，規(guī)模大的儲能系統(tǒng)危險性大。如果安全因素控制得好，發(fā)生危險事故的概率就會降低。隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，能夠從不同層面，幫助儲能系統(tǒng)不斷降低安全風(fēng)險，做到安全的相對可控。
四、行業(yè)快速發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范缺失及不足的矛盾
電化學(xué)儲能的行業(yè)發(fā)展太快，產(chǎn)品及工程的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范卻是滯后。不僅是產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)制定滯后，指導(dǎo)儲能工程設(shè)計的GB 51048-2014《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》也存在諸多不足，給設(shè)計造成了困惑，制約了行業(yè)的發(fā)展同時，也給工程留下了安全的隱患。
（一）美國的標(biāo)準(zhǔn)情況
為解決安全問題，美國DOE于2014年發(fā)布儲能安全戰(zhàn)略規(guī)劃，并于2015年成立了儲能安全工作組，下設(shè)三個工作組，標(biāo)準(zhǔn)工作組便是其中之一，旨在推動和協(xié)調(diào)NFPA、UL、CSA、ICC、IEEE、DNV GL、FM Global等機構(gòu)制修訂儲能安全相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，并提供相關(guān)研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前，面向儲能系統(tǒng)本體和安裝要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有UL 9540、NFPA 855等，這兩項標(biāo)準(zhǔn)已被批準(zhǔn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，UL 9540同時也被批準(zhǔn)為加拿大國家標(biāo)準(zhǔn)。
（二）我國的標(biāo)準(zhǔn)制定情況
國內(nèi)，中電聯(lián)2014年主編了GB 51048-2014《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》。全國電力儲能標(biāo)委會成立后，陸續(xù)制定發(fā)布了GB/T 36558-2018《電力系統(tǒng)電化學(xué)儲能系統(tǒng)通用技術(shù)條件》、GB/T 36276-2018《電力儲能用鋰離子電池》等國家標(biāo)準(zhǔn)。
（三）電化學(xué)儲能工程設(shè)計規(guī)范存在的疑惑與問題
1、《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》對儲能系統(tǒng)的配置未能作詳細(xì)的要求與規(guī)定；
儲能系統(tǒng)是由電池，PCS，升壓變，網(wǎng)環(huán)柜，保護監(jiān)控，柜體及輔助系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜電化學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在GB51048-2014《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》中對系統(tǒng)的各個組成部分的配置、選擇與校驗未作出明確的要求與規(guī)定，要求過于原則。把這一塊系統(tǒng)性的工作全部甩給電池的集成廠商去做，有些不合適宜，這樣可能會給系統(tǒng)的冗余與安全會造成影響，也給設(shè)計人員對儲能系統(tǒng)的配置上是否合符要求而造成了較大的困惑。
2、《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》存在著與分布式儲能電站不相適應(yīng)的問題；
GB51048-2014《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》中對儲能站址的選擇，是基于新建選址、容量規(guī)模大的儲能電站。對于城市負(fù)荷密度高，采用分布式儲能、微電網(wǎng)應(yīng)用、峰谷電價套利儲能電站的選址沒有適用性。
未來的雙碳目標(biāo)，儲能電站是無處不在，也需要與城市合諧共存，城市寸土寸金，如果儲能電站采用《規(guī)范》中選址要求顯然是行不通的，比較現(xiàn)實的選址與布置方式就是采用現(xiàn)有建構(gòu)筑物進(jìn)行改造，或者采用集裝箱布置在室外，離負(fù)荷較近的地方。
鋰電池能否布置在城市的大型建筑物中，或者布置在地下？是需要規(guī)程規(guī)范采用一定的要求與標(biāo)準(zhǔn)去明確的問題。
3、鋰電池是否易爆品？工程設(shè)計中應(yīng)如何處理其與建筑及消防的問題；
鋰電池，以磷酸鐵鋰電池為例，電池的產(chǎn)品說明中只是指出了鋰電池可能的危險源提示，比如在密閉的空間中，可能會出現(xiàn)氣體爆炸的風(fēng)險。檢測報告及試驗報告明確，在各種工況與環(huán)境下，例如過充、擠壓、短路、加熱、海水浸泡等情況下，電池都不會發(fā)生爆炸與起火的情況。我們根據(jù)廠家提供的報告及生活常識可以判斷，鋰電池不是易爆品，但它在一定的外部環(huán)境或工況條件下，可能會誘發(fā)爆炸與起火的風(fēng)險，具有一定的危險概率。
美國的儲能安全專家、儲能系統(tǒng)技術(shù)委員會主席James Biggins是這樣定義的：所以在過去的幾年，我們針對鋰離子電池，尤其是在電信行業(yè)和儲能系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用就做了很多關(guān)于有害物質(zhì)和氣體的研究，其中還有一個問題，現(xiàn)在雖然有法規(guī)，但是不同轄區(qū)的消防人員都盡量的是把鋰離子電池里面的物質(zhì)當(dāng)成是有害的、可燃燒的液體，而且大家都知道，在電池組里面可能有好幾個電池的疊加，他們就會認(rèn)為這里面有可以燃燒的有害液體，所以需要做監(jiān)管。
4、消防部門針對儲能工程是需要出具消防評審及驗收的意見？
以我們團隊做過的一個儲能項目為例，當(dāng)時應(yīng)業(yè)主的要求，將儲能電池布置在地下車庫，在可行性研究評審時，請來了消防大隊的消防專家。專家沒有因為地下車庫布置鋰電池儲能是新生事物而一票否決，提出了“對于本工程使用的磷酸鐵鋰電池的電解液成分尚不了解，儲能電池廠家應(yīng)該提供相關(guān)論述?！彪姵貜S家充分說明論證并提交給消防大隊相關(guān)文件予以說明情況，同時，消防專家也提出了對地下車庫布置鋰電池儲能間是否需要參照引用汽車庫、修車庫、停車場的相關(guān)規(guī)范提出了自己的看法。
在完成上述技術(shù)與安全論證工作之后，根據(jù)《XXX市辦理建設(shè)工程消防驗收、竣工驗收消防備案申報手續(xù)》的規(guī)定，“依法不需要取得施工許可證或建筑面積小于300平方米的改建建設(shè)工程，不再辦理”，本工程在建筑面積及投資額度都依法可免予辦理。
5、是否需要第三方安全評價？
鋰電池，布置在地下車庫的鋰電儲能電站，是否有較大的安全風(fēng)險？根據(jù)《安全生產(chǎn)法》第二十五條：礦山建設(shè)項目和用于生產(chǎn)、儲存危險物品的建設(shè)項目，應(yīng)當(dāng)分別按照國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行安全條件論證和安全評價。
鋰電池儲能間是否屬于儲存危險物品的界定?！栋踩a(chǎn)法》第七章《附則》第九十六條，“危險物品，是指易燃易爆物品、危險化學(xué)品、放射性物品等能夠危及人身安全和財產(chǎn)安全的物品?！?
如果鋰電池不是危險物品，不需要進(jìn)行安全評價。如果鋰電池是危險品，則需要第三方進(jìn)行安全評價。
五、結(jié)論語
目前，在基礎(chǔ)研究沒有取得更進(jìn)一步的突破前，儲能系統(tǒng)可以通過綜合措施來降低風(fēng)險概率，加強鋰離子電池儲能系統(tǒng)的安全。一方面，做好系統(tǒng)設(shè)計，采用符合電力儲能特定要求的系統(tǒng)、零部件，以確保儲能本體的安全。另一方面，要做好監(jiān)控預(yù)警、建筑消防設(shè)計以及防護措施，搭建儲能系統(tǒng)的另一道屏障。針對鋰離子電池火災(zāi)特性，要能夠做到分級預(yù)警和處理措施，建立相應(yīng)的安全防線：首先，要能快速定位預(yù)警電池隱患；其次，在電池?zé)崾Э爻跗谀軌蚣皶r介入，防止熱失控蔓延；最后，在火災(zāi)無法控制之時，能有最后的外部消防措施，保證火災(zāi)不對外界產(chǎn)生影響。
作為新興產(chǎn)業(yè)，儲能在發(fā)展進(jìn)程中肯定會遇到諸多問題。面對事故，我們需要做到的是，不要恐慌，也不要遮掩，而是要充分進(jìn)行事故調(diào)查和原因分析，并從中總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。只有整個行業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈上下游通力合作，才有可能解決安全隱患問題，儲能才能得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，儲能行業(yè)才會擁有更加美好的未來。
