文|光伏頭條
9月20日凌晨，位于美國加州蒙特雷（Monterey）太平洋瓦電（PG&E）公司的一個(gè)變電站起火，起火原因是由變電站中的特斯拉Megapack巨型電池儲(chǔ)能設(shè)備造成的。
據(jù)國際能源網(wǎng)/儲(chǔ)能頭條了解，該儲(chǔ)能設(shè)施容納 256個(gè)特斯拉Megapack電池單元，每個(gè)單元都將電池和PCS設(shè)備集成在一個(gè)柜子里，通過變壓器和開關(guān)設(shè)備連接到115kV輸電系統(tǒng)，并且能夠存儲(chǔ)高達(dá)730 兆瓦時(shí)的能量。
目前沒有現(xiàn)場人員受傷。
這不是特斯拉 Megapack 第一次著火了。
2021年，一臺(tái)特斯拉 Megapack 在澳大利亞的另一個(gè)大型電池項(xiàng)目中起火，大火燒了整整一周都沒滅。
不僅是特斯拉。
2021年4月6日，韓國一光伏電站儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS）起火，燒毀面積達(dá)22平方米，共造成約4.4億韓元損失（約合人民幣258萬元）。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近3年內(nèi)，全球范圍內(nèi)的儲(chǔ)能項(xiàng)目發(fā)生爆炸和火災(zāi)事故多達(dá)26起。這些儲(chǔ)能事故也嚴(yán)厲拷問著儲(chǔ)能市場。儲(chǔ)能電站安全事故為什么頻頻發(fā)生？主要原因有哪些? 如何才能解決隱憂，保障儲(chǔ)能電站的運(yùn)行安全?
儲(chǔ)能電池電站為什么會(huì)起火？
這是電池本身的材料、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能決定的。
化學(xué)課教過燃燒的三要素：還原劑、氧化劑和熱量。
在電池的內(nèi)部，還原劑和氧化劑都擠在一起，一旦電池過充或者短路，給一點(diǎn)熱量，高溫高壓的環(huán)境下，周圍的電芯很可能會(huì)跟著一起起火。一顆接著一顆，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一發(fā)不可收拾。
而儲(chǔ)能電站里的電池，危險(xiǎn)性比電動(dòng)汽車上還要高。
首先，儲(chǔ)能電站的電池集中存放，更容易引發(fā)連鎖反應(yīng)。儲(chǔ)能電站的規(guī)模一般都比較大，2021年北京豐臺(tái)發(fā)生事故的光儲(chǔ)充電站，容量25MWH，也就是25000度電，同時(shí)供應(yīng)著94根150kw的快充樁使用。這大概相當(dāng)于把五千臺(tái)普通的電動(dòng)汽車的電池放到一起。
而澳洲那個(gè)整整燒了一周的特斯拉儲(chǔ)能項(xiàng)目，總規(guī)模甚至達(dá)到了450MWh,單個(gè)起火的儲(chǔ)能包容量就有3MWH,足足有13噸重。
其次，電芯的質(zhì)量參差不齊。為了降低成本，有些儲(chǔ)能電站會(huì)使用電動(dòng)汽車的退役動(dòng)力電池。電動(dòng)汽車雖然不能用了，但還可以作為儲(chǔ)能繼續(xù)使用。這有點(diǎn)像某電池的廣告；“別扔，還能用呢”。遙控車上用完了，遙控器還能繼續(xù)用。也就是把退役的電池拆開，放到儲(chǔ)能電站里繼續(xù)用。其實(shí)，電池不怕舊也不怕新，怕就怕新舊不一，也就是所謂的電芯一致性差。遙控器上兩節(jié)干電池不算什么，但儲(chǔ)能電站里少則幾百個(gè)，多則上萬個(gè)電芯大規(guī)模使用起來，問題就完全不一樣了。
這樣的儲(chǔ)能電站運(yùn)行起來就好比蒙眼開車，全憑運(yùn)氣。一旦發(fā)生過充，很容易發(fā)生短路，再嚴(yán)重一些就是起火。
最后，儲(chǔ)能管理系統(tǒng)負(fù)荷過重。電動(dòng)汽車行業(yè)有100多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，裝在車上的車規(guī)級(jí)BMS都是非常嚴(yán)密的。但在儲(chǔ)能行業(yè)，國家標(biāo)準(zhǔn)還不到20項(xiàng)，且其消防安全國標(biāo)至今不存在。為了降低成本，用的器件可能更便宜，最后還得全年無休、不間斷進(jìn)行充放電工作，所以儲(chǔ)能電站的管理系統(tǒng)和各種功率元器件，負(fù)荷很高。
總結(jié)來說，儲(chǔ)能電站的危險(xiǎn)性主要來源于三個(gè)方面，大規(guī)模的電池存放，退役電池的一致性和管理系統(tǒng)的可靠性。
除此之外，還有一些其他誘因，例如工藝、材料、應(yīng)用方式、預(yù)警監(jiān)控消防系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境、安全管理等因素都可能造成事故的發(fā)生。
如何解決儲(chǔ)能安全問題
近年來，為促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)低碳綠色發(fā)展，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)越來越受到資本市場的關(guān)注，也成為了備受國家支持的重點(diǎn)領(lǐng)域。
除了特斯拉外，比亞迪、寧德時(shí)代、國軒高科、贛鋒鋰業(yè)等公司也相繼布局了鋰電池儲(chǔ)能板塊。汽車行業(yè)專家曹廣平表示，對(duì)于這些涉足鋰電池儲(chǔ)能的電動(dòng)車企和動(dòng)力電池公司而言，最大的挑戰(zhàn)在于如何控制電池的成本、保障產(chǎn)品的安全性以及增強(qiáng)電池的循環(huán)壽命。
這其中，安全問題一直是整個(gè)行業(yè)最為關(guān)注的事。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為：
一是不應(yīng)以犧牲安全措施為代價(jià)壓低成本。目前，國內(nèi)儲(chǔ)能項(xiàng)目招標(biāo)價(jià)格過低，逼近成本價(jià)，同時(shí)要求項(xiàng)目在短期內(nèi)必須上馬。低成本限制了系統(tǒng)安全措施的投入，倉促交付又會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)測試與驗(yàn)證期過短，無法充分論證安全性的問題。因此，在保證安全的前提下實(shí)現(xiàn)可接受的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要克服的挑戰(zhàn)。
二是要盡快推進(jìn)安全標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)范的制定。在儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)與安全規(guī)范上，世界各國都在探索中，但目前仍沒有完善的標(biāo)準(zhǔn)體系出臺(tái)。相比較之下，歐美各國在儲(chǔ)能應(yīng)用方面發(fā)展較早，在大量實(shí)踐數(shù)據(jù)的支撐下，海外經(jīng)驗(yàn)值得我國學(xué)習(xí)和借鑒。
三是要對(duì)儲(chǔ)能項(xiàng)目進(jìn)行充分的安全評(píng)估。說到底儲(chǔ)能項(xiàng)目是一個(gè)系統(tǒng)，引發(fā)事故的往往是與電芯配套的外圍系統(tǒng)，通過嚴(yán)格有效的管控、從安全角度提高準(zhǔn)入門檻，并經(jīng)過充分的安全測試與權(quán)威認(rèn)證是可以保障鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性的。
據(jù)國際能源網(wǎng)/儲(chǔ)能頭條了解，2022年2月開始實(shí)施的《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)測試共有13項(xiàng)試驗(yàn)，包括了電能質(zhì)量、功率控制、電網(wǎng)適應(yīng)性、保護(hù)和安全自動(dòng)裝置、通信與自動(dòng)化等。
對(duì)于電力系統(tǒng)來說，電池儲(chǔ)能仍是新生事物。如何安全地使用好儲(chǔ)能，是這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提，需要全行業(yè)，也需要多部門、多體系共同來協(xié)作。