一、前言：北京國軒福威斯光儲(chǔ)充爆炸事故
2021年4月16日12時(shí)17分，北京市119指揮中心接報(bào)豐臺(tái)區(qū)南四環(huán)永外大紅門西馬廠甲14號(hào)院內(nèi)儲(chǔ)能電站起火的警情，調(diào)派15個(gè)消防站47輛消防車235名指戰(zhàn)員到場處置。14時(shí)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(chǔ)充技術(shù)有限公司的儲(chǔ)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(xiàng)目的報(bào)道，該項(xiàng)目采用了福威斯自主研發(fā)的“直流光儲(chǔ)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(tuán)隊(duì)，和北京國軒福威斯光儲(chǔ)充技術(shù)有限公司的工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對儲(chǔ)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(jì)、制造和施工，并在光儲(chǔ)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(gè)電站具備無人值守、智能化運(yùn)行管理模式，所有設(shè)備均可云端遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)。
項(xiàng)目于2018年4月份在豐臺(tái)區(qū)發(fā)改委備案，包括25MWh的國軒高科磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能，一期1.4MW的屋頂光伏，和94個(gè)車位的單槍150KW大功率直流快速充電樁。本項(xiàng)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(xiàng)目在全球范圍內(nèi)創(chuàng)造了四個(gè)應(yīng)用技術(shù)第一：用戶側(cè)最大規(guī)模儲(chǔ)能電站、城市中心最大規(guī)模充電站、第一個(gè)直流光儲(chǔ)充一體化項(xiàng)目、第一個(gè)區(qū)域直流增量配網(wǎng)項(xiàng)目。項(xiàng)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(huì)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(bǔ)貼具有較好的項(xiàng)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(chǔ)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(jī)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(chǔ)能產(chǎn)業(yè)和儲(chǔ)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(huì)化功能性儲(chǔ)能設(shè)施等多方面需求。
在落實(shí)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(shí)，存量調(diào)節(jié)資源呈現(xiàn)枯竭化，轉(zhuǎn)動(dòng)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(yùn)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(chǔ)能將極具吸引力。
“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(tái)層面來看，需要發(fā)揮電網(wǎng)的平臺(tái)作用，引導(dǎo)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)各側(cè)儲(chǔ)能共同發(fā)揮作用。
前兩年，麥肯錫發(fā)布過《電池儲(chǔ)存：電力行業(yè)的下一個(gè)顛覆性技術(shù)》的報(bào)告，在這篇報(bào)告中討論了隨著趨勢的發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)將如何改變電力市場的運(yùn)營、客戶消費(fèi)和生產(chǎn)電力的方式，以及公用事業(yè)和第三方的作用。報(bào)告主要針對歐洲和美國的儲(chǔ)能發(fā)展進(jìn)行分析，其他國家地區(qū)的市場可能會(huì)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(jī)占比形成鮮明對比的則是接連發(fā)生的電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能電站的火災(zāi)事故。
國外，特斯拉汽車起火事故屢見報(bào)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(xiàng)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(xiàng)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(xiǎn)。
2017年8月至2019年5月間，韓國接連發(fā)生了23起儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故。韓國政府一度暫停了所有在運(yùn)的儲(chǔ)能電站項(xiàng)目，并成立事故聯(lián)合調(diào)查委員會(huì)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(bào)告，但就韓國媒體以及國內(nèi)外專家反饋信息來看，該報(bào)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(bào)告發(fā)布、實(shí)施安全防護(hù)措施之后的三個(gè)月內(nèi)，韓國又新發(fā)生了兩起儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故，使本就處于寒冬中的韓國儲(chǔ)能行業(yè)更加雪上加霜，大型儲(chǔ)能電站特別是鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性的問題再次引起社會(huì)關(guān)注。
2019年8月，有報(bào)道稱江蘇鎮(zhèn)江的用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)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(yáng)中某用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)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(bào)。
鋰離子電池在過充過放、過熱、機(jī)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(jī)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(chǔ)能資深專家表示：儲(chǔ)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(yàn)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(gè)事故概率問題。儲(chǔ)能系統(tǒng)事故概率與容量成正比，規(guī)模大的儲(chǔ)能系統(tǒng)危險(xiǎn)性大。如果安全因素控制得好，發(fā)生危險(xiǎn)事故的概率就會(huì)降低。隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，能夠從不同層面，幫助儲(chǔ)能系統(tǒng)不斷降低安全風(fēng)險(xiǎn)，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(chǔ)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(chǔ)能工程設(shè)計(jì)的GB 51048-2014《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》也存在諸多不足，給設(shè)計(jì)造成了困惑，制約了行業(yè)的發(fā)展同時(shí)，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(chǔ)能安全戰(zhàn)略規(guī)劃，并于2015年成立了儲(chǔ)能安全工作組，下設(shè)三個(gè)工作組，標(biāo)準(zhǔn)工作組便是其中之一，旨在推動(dòng)和協(xié)調(diào)NFPA、UL、CSA、ICC、IEEE、DNV GL、FM Global等機(jī)構(gòu)制修訂儲(chǔ)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(chǔ)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(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已被批準(zhǔn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，UL 9540同時(shí)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(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》。全國電力儲(chǔ)能標(biāo)委會(huì)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(chǔ)能系統(tǒng)通用技術(shù)條件》、GB/T 36276-2018《電力儲(chǔ)能用鋰離子電池》等國家標(biāo)準(zhǔn)。
（三）電化學(xué)儲(chǔ)能工程設(shè)計(jì)規(guī)范存在的疑惑與問題
1、《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》對儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置未能作詳細(xì)的要求與規(guī)定；
儲(chǔ)能系統(tǒng)是由電池，PCS，升壓變，網(wǎng)環(huán)柜，保護(hù)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(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中對系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的配置、選擇與校驗(yàn)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(huì)給系統(tǒng)的冗余與安全會(huì)造成影響，也給設(shè)計(jì)人員對儲(chǔ)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(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》存在著與分布式儲(chǔ)能電站不相適應(yīng)的問題；
GB51048-2014《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中對儲(chǔ)能站址的選擇，是基于新建選址、容量規(guī)模大的儲(chǔ)能電站。對于城市負(fù)荷密度高，采用分布式儲(chǔ)能、微電網(wǎng)應(yīng)用、峰谷電價(jià)套利儲(chǔ)能電站的選址沒有適用性。
未來的雙碳目標(biāo)，儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)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(jì)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(xiǎn)源提示，比如在密閉的空間中，可能會(huì)出現(xiàn)氣體爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。檢測報(bào)告及試驗(yàn)報(bào)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(huì)發(fā)生爆炸與起火的情況。我們根據(jù)廠家提供的報(bào)告及生活常識(shí)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(huì)誘發(fā)爆炸與起火的風(fēng)險(xiǎn)，具有一定的危險(xiǎn)概率。
美國的儲(chǔ)能安全專家、儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)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(chǔ)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(gè)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(gè)電池的疊加，他們就會(huì)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(chǔ)能工程是需要出具消防評審及驗(yàn)收的意見？
以我們團(tuán)隊(duì)做過的一個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目為例，當(dāng)時(shí)應(yīng)業(yè)主的要求，將儲(chǔ)能電池布置在地下車庫，在可行性研究評審時(shí)，請來了消防大隊(duì)的消防專家。專家沒有因?yàn)榈叵萝噹觳贾娩囯姵貎?chǔ)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(chǔ)能電池廠家應(yīng)該提供相關(guān)論述。”電池廠家充分說明論證并提交給消防大隊(duì)相關(guān)文件予以說明情況，同時(shí)，消防專家也提出了對地下車庫布置鋰電池儲(chǔ)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(yàn)收、竣工驗(yàn)收消防備案申報(bào)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(jià)？
鋰電池，布置在地下車庫的鋰電儲(chǔ)能電站，是否有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)？根據(jù)《安全生產(chǎn)法》第二十五條：礦山建設(shè)項(xiàng)目和用于生產(chǎn)、儲(chǔ)存危險(xiǎn)物品的建設(shè)項(xiàng)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(jià)。
鋰電池儲(chǔ)能間是否屬于儲(chǔ)存危險(xiǎn)物品的界定。《安全生產(chǎn)法》第七章《附則》第九十六條，“危險(xiǎn)物品，是指易燃易爆物品、危險(xiǎn)化學(xué)品、放射性物品等能夠危及人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的物品?！?
如果鋰電池不是危險(xiǎn)物品，不需要進(jìn)行安全評價(jià)。如果鋰電池是危險(xiǎn)品，則需要第三方進(jìn)行安全評價(jià)。
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(chǔ)能系統(tǒng)可以通過綜合措施來降低風(fēng)險(xiǎn)概率，加強(qiáng)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全。一方面，做好系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用符合電力儲(chǔ)能特定要求的系統(tǒng)、零部件，以確保儲(chǔ)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(jì)以及防護(hù)措施，搭建儲(chǔ)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(shí)介入，防止熱失控蔓延；最后，在火災(zāi)無法控制之時(shí)，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(chǔ)能在發(fā)展進(jìn)程中肯定會(huì)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(yàn)教訓(xùn)。只有整個(gè)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(chǔ)能才能得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，儲(chǔ)能行業(yè)才會(huì)擁有更加美好的未來。
