中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：安全系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循單一故障準(zhǔn)則，并通過(guò)冗余性、多樣性、獨(dú)立性和故障安全、在役檢測(cè)等設(shè)計(jì)原則，以及避免冗余設(shè)備共因失效設(shè)備鑒定的實(shí)施等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。
安全，是電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展繞不開(kāi)的痛點(diǎn)。
今年全國(guó)兩會(huì)期間，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群建議，參照核電級(jí)安全，建立以失效概率為依據(jù)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全分級(jí)評(píng)估體系，并將該體系納入重大項(xiàng)目招標(biāo)條件，引導(dǎo)電池儲(chǔ)能邁向以“核電級(jí)安全”為標(biāo)桿的高質(zhì)量發(fā)展。
核電是迄今為止最復(fù)雜的能源系統(tǒng)，核電站是最強(qiáng)調(diào)安全的能源設(shè)施。核電和電池儲(chǔ)能，這兩個(gè)在體量規(guī)格、科技含量、人才儲(chǔ)備、資金成本方面看起來(lái)完全不在一個(gè)量級(jí)的行業(yè)，對(duì)標(biāo)安全是否有可行性？在電池儲(chǔ)能普遍面臨盈利困境的當(dāng)下，是否還有余力為更高等級(jí)的安全冗余買單？
安全建設(shè)和運(yùn)行壓力增加
作為穩(wěn)定清潔能源發(fā)電波動(dòng)、提高系統(tǒng)消納能力的剛需技術(shù)，儲(chǔ)能需求迫切。數(shù)據(jù)顯示，2022年，國(guó)內(nèi)新增投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模6.9吉瓦/15.3吉瓦時(shí)，單年新增超過(guò)過(guò)去十年累計(jì)裝機(jī)量5.7吉瓦/11.2吉瓦時(shí)的總和，裝機(jī)規(guī)模躍居全球第一。
產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，儲(chǔ)能的安全建設(shè)和運(yùn)行壓力也在不斷增加?！绊n國(guó)在2018年前電化學(xué)儲(chǔ)能世界領(lǐng)先，裝機(jī)容量全球最高。但在2017年8月至2018年5月，韓國(guó)1000座左右的儲(chǔ)能電站共發(fā)生23起火災(zāi)，每座儲(chǔ)能電站每年發(fā)生火災(zāi)的概率達(dá)1.5%，這是絕對(duì)不能接受的概率。因此，韓國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)遭受致命打擊，此后一蹶不振?！痹谌涨罢匍_(kāi)的第一屆儲(chǔ)能消防安全產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授孫金華為我國(guó)電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)出預(yù)警。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自2011年起，全球發(fā)生儲(chǔ)能安全事故多達(dá)70多起。即使在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展十余年后，不含戶儲(chǔ)，2022年全球也發(fā)生17起儲(chǔ)能事故。由此可見(jiàn)，安全問(wèn)題是制約儲(chǔ)能規(guī)?；l(fā)展的痛點(diǎn)，只有解決這個(gè)痛點(diǎn)，電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)才能步入健康發(fā)展軌道。
作為一個(gè)橫跨多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的新興產(chǎn)業(yè)，電池儲(chǔ)能包括電池本體、管理系統(tǒng)、電纜線束、預(yù)警監(jiān)控、運(yùn)行環(huán)境等，每個(gè)環(huán)節(jié)都可能觸發(fā)安全事故?；陔娬倦姵卮⒙?lián)數(shù)量多、規(guī)模大、運(yùn)行功率大的特點(diǎn)，熱失控是儲(chǔ)能電站事故的主要誘因。
此外，現(xiàn)行儲(chǔ)能電站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。上海消防救援總隊(duì)法制與社會(huì)消防工作處高級(jí)工程師王薇指出，儲(chǔ)能電站容量分為大中小三型，并沒(méi)有設(shè)立對(duì)應(yīng)的分級(jí)設(shè)類安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，造成其集中監(jiān)控系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)缺少分級(jí)分類的安全管控要求?！斑@導(dǎo)致一個(gè)裝機(jī)容量200兆瓦時(shí)的項(xiàng)目和一個(gè)裝機(jī)容量12兆瓦時(shí)的中小型項(xiàng)目，安防系統(tǒng)是一致的。”
建議學(xué)習(xí)核電安全理念
破解安全難題，可以向優(yōu)者學(xué)習(xí)。
從1991年12月秦山核電站并網(wǎng)發(fā)電算起，我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)已歷經(jīng)30多年發(fā)展，核電機(jī)組累計(jì)安全運(yùn)行超過(guò)450堆年，從未發(fā)生國(guó)際核事件分級(jí)2級(jí)及以上運(yùn)行事件或事故，主要運(yùn)行指標(biāo)始終保持國(guó)際先進(jìn)水平。
核電站是如何做到安全運(yùn)行的？上海核工程研究設(shè)計(jì)院副總監(jiān)顧申杰向中國(guó)能源報(bào)記者介紹，當(dāng)前全球核電安全評(píng)價(jià)均基于確定論方法開(kāi)展，同時(shí)以概率論方法為補(bǔ)充，由此保障了較高安全性，核電早期放射性釋放概率（LERF）低至10的負(fù)7次方每堆年?；诤税踩|(zhì)保體系，核電構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備一般分為核安全級(jí)（包括核安全I(xiàn)、II、III級(jí)）和非安全級(jí)，凡是執(zhí)行諸如緊急停堆、堆芯冷卻、余熱排出、安全殼隔離，以及其他防止放射性大量外泄等安全功能的系統(tǒng)、設(shè)備，均為安全級(jí)，不執(zhí)行安全功能的則屬非核安全級(jí)。
“安全系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循單一故障準(zhǔn)則，并通過(guò)冗余性、多樣性、獨(dú)立性和故障安全、在役檢測(cè)等設(shè)計(jì)原則，以及避免冗余設(shè)備共因失效設(shè)備鑒定的實(shí)施等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，用于事故工況下可靠地向反應(yīng)堆緊急注水的安注系統(tǒng)，設(shè)計(jì)考慮設(shè)置功能冗余、相互獨(dú)立的兩個(gè)序列，各序列分別設(shè)有一臺(tái)經(jīng)過(guò)核級(jí)設(shè)備鑒定的泵，以確保任一序列的泵失效，均不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)安全功能的喪失。”顧申杰解釋道。
“儲(chǔ)能最大的特點(diǎn)是日歷壽命、循環(huán)壽命要達(dá)到20年以上，且儲(chǔ)能大系統(tǒng)，1吉瓦時(shí)的儲(chǔ)能電站有超過(guò)150萬(wàn)顆電芯，對(duì)產(chǎn)品的一致性要求是動(dòng)力電池的1萬(wàn)倍以上，而產(chǎn)品問(wèn)題往往在交付初期看不出來(lái)。劣質(zhì)產(chǎn)品會(huì)給業(yè)主帶來(lái)安全與財(cái)務(wù)方面的巨大損失?！痹谷汉粲酰瑑?chǔ)能電站需要從設(shè)計(jì)、選型、施工、運(yùn)維、報(bào)廢回收全流程向核電的安全理念學(xué)習(xí)。
落實(shí)到企業(yè)自覺(jué)行動(dòng)
據(jù)了解，一座壓水堆核電廠的設(shè)備中，核安全級(jí)設(shè)備臺(tái)件數(shù)占比約為20%—30%，而一件設(shè)備由非安全級(jí)升級(jí)為安全級(jí)，造價(jià)可能提高數(shù)倍。以此類比，電池儲(chǔ)能參照核電級(jí)安全保障，成本造價(jià)是否能夠承受？
“從經(jīng)濟(jì)角度看，不同于核電站要求的絕對(duì)安全。1萬(wàn)個(gè)電芯中，有1個(gè)出現(xiàn)失效并不會(huì)影響儲(chǔ)能電站正常運(yùn)行，只要不起火、不爆炸就可以接受?！蹦硟?chǔ)能企業(yè)產(chǎn)品研究院院長(zhǎng)認(rèn)為，核電級(jí)安全是行業(yè)努力的目標(biāo)，但也要結(jié)合實(shí)際需求，循序漸進(jìn)。
“提升儲(chǔ)能電站的可靠性，勢(shì)必會(huì)增加實(shí)際成本、材料成本，以及整個(gè)過(guò)程中質(zhì)量保證和人力資源成本。對(duì)企業(yè)而言，關(guān)鍵要精準(zhǔn)定位儲(chǔ)能產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景，若能解決別人不能解決的問(wèn)題，滿足稀缺剛需要求，就不存在溢價(jià)問(wèn)題。但要尋求廣泛應(yīng)用，隨著成本提高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)出現(xiàn)下降。”顧申杰指出，借鑒核電的實(shí)踐，建立“分級(jí)”評(píng)估體系，把重要資源集中在可靠性貢獻(xiàn)顯著的部件或產(chǎn)品上，較為明智。比如，基于應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)定所關(guān)聯(lián)的性能目標(biāo)，通過(guò)故障模式影響分析，在產(chǎn)品宏觀層面鑒別現(xiàn)象級(jí)的失效模式，“放大鏡”式微觀分析失效機(jī)理及其致因老化機(jī)理，提出消除或緩解方法，經(jīng)自下而上的設(shè)計(jì)迭代，形成接近或滿足設(shè)定場(chǎng)景目標(biāo)的產(chǎn)品或部件設(shè)計(jì)，并采用事先定義的驗(yàn)收基準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證。“通過(guò)類似的方法流程，一方面，高級(jí)別產(chǎn)品可以進(jìn)一步提高性能；另一方面，一般產(chǎn)品反而能夠降低成本?！?
“一些問(wèn)題并不需要很高的成本就能規(guī)避，關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根源。哪些風(fēng)險(xiǎn)不能發(fā)生，哪些問(wèn)題要降低發(fā)生的概率，哪些問(wèn)題解決的成本過(guò)高、先解決部分而非全部解決。如果能夠靈活應(yīng)用，一定可以在不明顯增加成本的基礎(chǔ)上，顯著提高電池儲(chǔ)能的可靠性?！鳖櫳杲苷f(shuō)。
事實(shí)上，除了新提出的核電級(jí)安全，儲(chǔ)能行業(yè)一直也有車規(guī)級(jí)安全認(rèn)證、航天級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等概念。在沒(méi)有第三方強(qiáng)監(jiān)管的情況下，如何避免企業(yè)拿評(píng)估體系為噱頭進(jìn)行廣告宣傳。顧申杰認(rèn)為，企業(yè)要建立標(biāo)準(zhǔn)化體系，公開(kāi)承諾遵循標(biāo)準(zhǔn)，建立接受公開(kāi)監(jiān)督的渠道。
