中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：據(jù)外媒報(bào)道，在日前由Solar Media主辦的美國2021年儲(chǔ)能峰會(huì)上，由行業(yè)專家組成的一個(gè)討論小組探討了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性以及如何將鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全地部署到城市環(huán)境中。小組成員并指出，儲(chǔ)能行業(yè)應(yīng)該做好應(yīng)對(duì)鋰離子電池系統(tǒng)故障的充分準(zhǔn)備，以使電池單元的熱失控不會(huì)引起火災(zāi)或爆炸。
討論小組成員之一、美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室技術(shù)顧問Matthew Paiss說：“如果熱失控事件可以預(yù)見，那么就可以預(yù)防電池火災(zāi)事件?！盤aiss曾是一名消防專家，曾任職于各種安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)制定技術(shù)委員會(huì)。
在熱失控測試之后燒毀的鋰離子電池單元
初創(chuàng)廠商Cadenza Innovation公司首席技術(shù)官Per Onnerud表示，該公司專門開發(fā)了一種新型的“Supercell”電池模塊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可防止鋰電池的熱失控級(jí)聯(lián)到其他電池以引發(fā)火災(zāi)的事件，他說，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上來說，電池產(chǎn)品的某些故障總是會(huì)發(fā)生。
雖然一些專家表示，每1000萬個(gè)電池中可能只會(huì)有一個(gè)發(fā)生故障，但目前的儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署規(guī)模越來越大，采用的電池也越來越多，發(fā)生故障的可能性也隨之增加。與此同時(shí)，采用的電池也越來越大，因此如果電解液等活性物質(zhì)著火，就會(huì)產(chǎn)生更多的易燃?xì)怏w。
Onnerud表示，由于這種氣體爆炸和火勢蔓延起的火災(zāi)是難以接受的。電池的設(shè)計(jì)應(yīng)為發(fā)生熱失控故障做好準(zhǔn)備，以便可以從容地處理這些故障。
Cadenza Innovation公司已經(jīng)在紐約電力管理局（NYPA）的總部部署了基于其Supercell架構(gòu)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)試點(diǎn)項(xiàng)目。紐約電力管理局是一家公共電力組織，為紐約州的電力負(fù)荷提供約25％的電力。參加了討論小組的紐約電力管理局研發(fā)工程師Steven Wilkie表示，與在更偏遠(yuǎn)或農(nóng)村地區(qū)安裝電池儲(chǔ)能系統(tǒng)相比，在城市環(huán)境中部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)需要更加周全地考慮安全性問題。
儲(chǔ)能開發(fā)商需要將風(fēng)險(xiǎn)與儲(chǔ)能部署的迫切需求進(jìn)行權(quán)衡。例如，紐約電力管理局（NYPA）正在市區(qū)的高層建筑附近部署一個(gè)電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。因此，公用事業(yè)公司必須考慮可能需要添加哪些附加系統(tǒng)或功能，以確保建筑物內(nèi)的居民安全，以及即使發(fā)生小事故是否需要撤離等事項(xiàng)。
Wilkie指出，更廣泛地說，如果發(fā)現(xiàn)異常情況（例如熱失控），則需要制定預(yù)期的響應(yīng)程序和計(jì)劃。需要從部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的用戶角度來研究與當(dāng)?shù)叵啦块T的合作，在任何給定情況下該如何做，并使用正確的監(jiān)測儀器和設(shè)備。
風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防的許多方面
紐約電力管理局（NYPA）認(rèn)識(shí)到電池在某些情況下可能會(huì)發(fā)生熱失控，并且應(yīng)該能夠有效應(yīng)對(duì)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部的噴淋系統(tǒng)應(yīng)對(duì)此有效進(jìn)行處理，其中包括用于防止可燃?xì)怏w積聚而爆燃的通風(fēng)系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)。他說，將良好的電池管理系統(tǒng)與一定程度的人工通風(fēng)措施相結(jié)合，可以減少電池儲(chǔ)能系統(tǒng)爆炸的危險(xiǎn)，這是希望避免或顯著降低電池火災(zāi)的措施。
大型公用事業(yè)和能源控股廠商杜克能源公司儲(chǔ)能業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Jay Sadler表示，對(duì)于杜克能源公司來說，該公司已經(jīng)開始在農(nóng)村地區(qū)部署儲(chǔ)能系統(tǒng)，但越來越多的儲(chǔ)能系統(tǒng)將部署城市環(huán)境中，這需要根據(jù)具體情況評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。
與此同時(shí)，需要盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)。杜克能源公司正在實(shí)施Wilkie提到的所有安全技術(shù)，無論是在農(nóng)村還是城市地區(qū)。Sadler說，“電池儲(chǔ)能系統(tǒng)需要采用更嚴(yán)格的運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)。如果能迅速檢測到電池逸出的氣體，那么就降低起火和爆炸的可能性。”他表示，該公司所使用的安全技術(shù)包括Li-Ion Tamer氣體檢測系統(tǒng)。
風(fēng)險(xiǎn)管理的另一個(gè)方面是，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠以保守的方式運(yùn)行。杜克能源公司對(duì)其部署的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池的充電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和限制。為了降低風(fēng)險(xiǎn)，即使電池制造商聲稱他們的電池能夠在5％的電量狀態(tài)下運(yùn)行，杜克能源公司的運(yùn)營團(tuán)隊(duì)也只將電量降低到15％，這就是Jay Sadler所稱的“標(biāo)準(zhǔn)化”措施之一。
與此同時(shí)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)需要良好的維護(hù)，例如定期清理電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的過濾器。但是，從成本角度來看面臨的一個(gè)問題是，較新的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)采用了最新技術(shù)以確保安全，很多老舊的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)并沒有采用。Sadler表示，將這些新技術(shù)應(yīng)用在這些老舊電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在成本上并不劃算。他說，目前缺乏簡單的解決方案來確保緊急響應(yīng)人員能夠安全地處理這些電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的任何問題，這一差距引發(fā)了一些擔(dān)憂。
美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室首席技術(shù)官Josh Lamb博士表示，任何儲(chǔ)能技術(shù)始終存在固有的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是隨著技術(shù)的進(jìn)步和能量密度的提高，越來越多的能量被容納到體積越來越小的電池產(chǎn)品設(shè)備中。他說，“任何電池都有重大風(fēng)險(xiǎn)，因此我們應(yīng)該了解如何安全處理火災(zāi)。”
對(duì)于美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)來說，目前面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是，雖然可以測試電池或儲(chǔ)能系統(tǒng)出問題時(shí)會(huì)發(fā)生什么，但很難評(píng)估在現(xiàn)場出現(xiàn)問題的可能性。Lamb說，這使得很難向最終用戶說明將面臨的風(fēng)險(xiǎn)。
Cadenza Innovation的Per Onnerud表示，在安全教育方面，儲(chǔ)能行業(yè)仍然存在一些差距，而且這種差距還涉及安全測試。例如，穿刺測試（將釘子釘進(jìn)鋰電池以引起熱失控）被認(rèn)為是對(duì)電池的主要安全性和故障測試之一。
但是，穿刺測試的目的是模擬在電池單元級(jí)別發(fā)生內(nèi)部短路（熱失控的主要原因之一）時(shí)出現(xiàn)的情況。如果電池生產(chǎn)廠商知道如何規(guī)避或減輕穿刺測試的影響，則這種測試就不能很好地衡量電池對(duì)內(nèi)部短路的反應(yīng)。
研究機(jī)構(gòu)還制定了其他測試標(biāo)準(zhǔn)，例如美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）使用內(nèi)部短路裝置，該裝置使用熔化的蠟加熱電池從而產(chǎn)生短路，Onnerud說，“這是我們希望在電池行業(yè)中看到的測試類型?！?
Onnerud提到的另一個(gè)安全教育差距是，磷酸鐵鋰（LFP）電池化學(xué)通常被認(rèn)為比鎳錳鈷（NMC）和其他類型的電池更安全，并且在某種程度上說，它具有較高的溫度耐受性和耐濫用性，但是仍然含有可產(chǎn)生爆炸性氣體的活性電解質(zhì)材料。在城市環(huán)境中，確保這些氣體逸出或被充分稀釋而不會(huì)造成太大的風(fēng)險(xiǎn)，將是安全使用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)主要考慮因素。
Onnerud表示，電池儲(chǔ)能行業(yè)非常重視安全性，并且其標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范正在迅速發(fā)展。他說，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)肯定比核能發(fā)電更加安全。美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室技術(shù)顧問Matthew Paiss指出，高速行駛的攜帶燃料的汽車很可能不符合安全規(guī)定，但并不影響其廣泛應(yīng)用，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也是如此，只是需要加強(qiáng)安全性。
Per Onnerud說，“盡管可能還會(huì)有其他選擇，但目前鋰離子電池是我們可以采用的成本最低的儲(chǔ)能技術(shù)。隨著人類面臨氣候變化的緊迫性，化石燃料的能源轉(zhuǎn)型必須迅速進(jìn)行。鋰離子電池已經(jīng)并且將繼續(xù)是這一轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵部分。”
他表示，從測試的透明度、開發(fā)更好的安全設(shè)備、與消防部門和其他機(jī)構(gòu)的合作來看，所有這些措施對(duì)于加強(qiáng)安全性至關(guān)重要。此外，美國消防協(xié)會(huì)的NFPA 855等規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)需要在全國范圍內(nèi)實(shí)施，以確保電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的最佳安全實(shí)踐的統(tǒng)一性。
