●安全始終是鋰離子電池儲能行業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)之一，同時(shí)，相關(guān)規程規范的缺失，也加劇著(zhù)鋰離子電池儲能行業(yè)的安全發(fā)展壓力。

●“一般來(lái)講，導致鋰離子電池發(fā)生火災爆炸事故的直接原因是電池熱失控。造成熱失控，一方面是電芯內部本身有缺陷，另一方面，由外部撞擊產(chǎn)生放熱，也會(huì )導致熱失控?？梢源_定的是，提高電池一致性，是確保電池組安全性和可靠性的重要路徑?！?/p>

●“目前，國內儲能安全的標準及相應規范還是比較滯后。發(fā)生事故必須把事故的真實(shí)原因找到，針對問(wèn)題去提解決方案和整改措施。標準規范滯后的一部分，需要有關(guān)部門(mén)加緊研究和整改?！?/p>

日前，北京市豐臺區儲能電站起火爆炸事故調查報告發(fā)布。報告認為，南樓起火直接原因系西電池間內的磷酸鐵鋰電池發(fā)生內短路故障，引發(fā)電池熱失控起火。北樓爆炸直接原因為南樓電池間內的單體磷酸鐵鋰電池發(fā)生內短路故障，引發(fā)電池及電池模組熱失控擴散起火，事故產(chǎn)生的易燃易爆組分通過(guò)電纜溝進(jìn)入北樓儲能室并擴散，與空氣混合形成爆炸性氣體，遇電氣火花發(fā)生爆炸。調查歷時(shí)半年之久，對事故的來(lái)龍去脈進(jìn)行了科學(xué)嚴謹的分析并得出結論，對行業(yè)的健康持續發(fā)展具有深刻的借鑒和指導意義。

今年4月14日，“儲能?chē)H峰會(huì )暨展覽會(huì )（2021）”在北京國家會(huì )議中心隆重召開(kāi)。作為中國儲能產(chǎn)業(yè)最權威的產(chǎn)業(yè)研究報告，《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書(shū)2021》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)白皮書(shū)）也在此次大會(huì )上公開(kāi)發(fā)布。白皮書(shū)預計，“十四五”期間，我國的電化學(xué)儲能市場(chǎng)將正式跨入規?；l(fā)展階段。中國能源研究會(huì )理事長(cháng)史玉波在會(huì )上表示，作為儲能的重要表現形式，電化學(xué)儲能具有設備機動(dòng)性好、響應速度快、能量密度高和循環(huán)效率高等優(yōu)勢，伴隨電化學(xué)成本凈增力的顯現，在可再生能源發(fā)展剛需下，電化學(xué)儲能將迎來(lái)快速發(fā)展。

根據能量轉換方式，電化學(xué)儲能主要包括鋰離子電池儲能、鉛蓄電池儲能和液流電池儲能。其中，鋰離子電池具有循環(huán)特性好、響應速度快的特點(diǎn)，是目前電化學(xué)儲能中主要的儲能方式。一些對于電力供應要求有高質(zhì)量且供應穩定的行業(yè)，例如醫院、銀行、指揮控制中心、通信基站等，大多使用鋰離子電池儲能作為應急UPS電源，保障供電的穩定性。但是鋰離子電池自身也有缺點(diǎn)，安全始終是鋰離子電池儲能行業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)之一。同時(shí)，相關(guān)規程規范的缺失，也在加劇著(zhù)鋰離子電池儲能行業(yè)的安全發(fā)展壓力。

提高電池一致性

降低事故風(fēng)險

“一般來(lái)講，導致鋰離子電池發(fā)生火災爆炸事故的直接原因是電池熱失控。造成熱失控，一方面是電芯內部本身有缺陷，例如電芯電壓不平衡，使用老化或者電芯內產(chǎn)生枝晶現象從而造成短路。由此，電池組本身的BMS（電池管理系統）、內部結構設計、電芯質(zhì)量、工藝管理等都非常重要。另一方面，由外部撞擊產(chǎn)生放熱，也會(huì )導致熱失控?！比绻履茉磩?chuàng )新實(shí)驗室技術(shù)總監黃峰表示，針對鋰離子電池熱失控的情況，目前國內主流的解決方法主要是從外部保護和內部改進(jìn)兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。外部保護主要是指系統方面的升級改進(jìn)，內部改進(jìn)是指提高電池自身安全性能。

“安全預警和自動(dòng)控制是提升電池安全性的兩個(gè)主要方面。目前，大多數安全技術(shù)是基于利用多種傳感器對鋰電池的環(huán)節數據進(jìn)行采集及分析，依據一定的運行數字模型，對采集數據進(jìn)行在線(xiàn)分析，判斷鋰電池出現熱失控風(fēng)險的概率，從而自動(dòng)觸發(fā)安全應對裝置及運營(yíng)告警，控制熱失控影響，將電池火災風(fēng)險降到最低?！秉S峰補充說(shuō)，但從根本上講，鋰離子電池熱失控很難被預測。熱失控的根本原因在于電芯內部不均衡、不一致，這會(huì )導致性能劣化的電池更快地衰變，甚至直接失效；也有一部分會(huì )產(chǎn)生熱失控、燃燒和爆炸。這就意味著(zhù)，如果電芯內的每一個(gè)微觀(guān)的電極材料顆粒、隔膜到宏觀(guān)的極片、殼體封裝都百分之百一致，那么所組成的電池組就會(huì )有更好的安全穩定性。并且這個(gè)衰變到短路的過(guò)程會(huì )十分緩慢，且給出的電壓信號不明顯。通常情況下，發(fā)生事故的電池，往往是在短短的幾分鐘之內就進(jìn)入了熱失控。事故發(fā)生后，電池幾乎全毀，事故調查困難重重，技術(shù)人員往往無(wú)法追蹤，這也讓相關(guān)研究遇到了困難。

“可以確定的是，提高電池一致性，是確保電池組安全性和可靠性的重要路徑。同時(shí)，提供外部保護的相關(guān)安全技術(shù)發(fā)展也能為預防事故發(fā)生爭取寶貴的時(shí)間。在預警技術(shù)方面，監測電池是否泄漏氣體的傳感器，至少能夠在電池發(fā)生事故前5分鐘進(jìn)行有效預警；自毒化技術(shù)，在電池熱失控的前期，自身能夠釋放化學(xué)物質(zhì)，使得電池內部鈍化，從而打斷熱失控的鏈條，避免事故發(fā)生?！秉S峰說(shuō)。

就如何提升電池安全性，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司高級工程師陳小波特別強調了電池安全防護的生命周期，“動(dòng)力電池安全是系統工程，對電池的安全防護應該是全生命周期的。電池從開(kāi)發(fā)設計到生產(chǎn)制造，到售后服務(wù)再到回收再生，都存在安全風(fēng)險，要想辦法規避這些風(fēng)險?！彼岢?，在產(chǎn)品設計層面，要提高安全閾值，電池包從設計環(huán)節就要做到防水、防火、防撞、防高壓漏電，同時(shí)做到高可靠性。注重制造過(guò)程的質(zhì)量與安全管控，注重動(dòng)力電池全生命周期的安全性，例如在早期階段，需要注意軟硬件故障及工藝、生產(chǎn)層面的問(wèn)題；中期階段需要關(guān)注偶然性失效問(wèn)題，例如電芯的膨脹、低壓連接件的老化、低壓線(xiàn)束老化等。最后，要加強售后維護、安全預警與產(chǎn)品的報廢處理。

另外，電化學(xué)儲能電站設計合理性也很重要，要考慮到建設地周?chē)臏囟燃皻夂?，同時(shí)保證變壓器、繼電器等關(guān)鍵配套設備的安裝和質(zhì)量問(wèn)題，這樣才能提升儲能電站整體安全環(huán)境，確保鋰離子電池儲能安全。

標準規范跟上

安全發(fā)展同步

技術(shù)標準滯后已成為影響這一產(chǎn)業(yè)規范化發(fā)展的主要癥結。鋰電池儲能行業(yè)缺乏有效的引導政策和激勵措施，這可能導致項目上設計過(guò)于簡(jiǎn)單、檢驗測試缺乏權威性統一性、電池安全存在隱患等問(wèn)題。

“目前，國內儲能安全的標準及相應規范還是比較滯后。發(fā)生事故必須把事故的真實(shí)原因找到，針對問(wèn)題去提解決方案和整改措施。標準規范滯后的一部分，需要有關(guān)部門(mén)加緊研究和整改?！敝嘘P(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟常務(wù)副理事長(cháng)俞振華表示，從全球儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況來(lái)看，鋰電由于在動(dòng)力電池領(lǐng)域的廣泛應用，特性已被行業(yè)熟知，全球新建儲能項目也基本以鋰電為主，鋰電的主流廠(chǎng)商在歐美市場(chǎng)保持比較低的事故率，部分項目的安全使用時(shí)間已經(jīng)超過(guò)8年，國外很多有價(jià)值的經(jīng)驗已經(jīng)轉化成為規范和標準。這充分說(shuō)明雖然鋰電池存在易燃、熱失控的風(fēng)險，但通過(guò)嚴格有效的管控、從安全角度提高準入門(mén)檻，還是可以保障鋰離子電池儲能系統的安全性。加強安全管理既有必要，也能夠讓產(chǎn)業(yè)發(fā)展更健康。

據了解，目前我國鋰離子電池儲能行業(yè)的技術(shù)標準有國家標準和行業(yè)標準，具體包括《電化學(xué)儲能電站設計規范》（GB51048—2014），《電化學(xué)儲能電站監控系統與電池管理系統通信協(xié)議》（DL/T1989—2019），《電池儲能功率控制系統 變流器 技術(shù)規范》（NB/T31016—2019），《光儲系統用功率轉換設備技術(shù)規范》（NB/T10186—2019）。

“盡管目前已頒布的標準涵蓋了對電池本體的技術(shù)要求、裝備技術(shù)條件等方面的內容，但對儲能電站控制保護設備基本技術(shù)條件、儲能電站及電池系統運行維護、儲能電站運行環(huán)境要求、儲能電站消防安全等方面的標準仍然缺乏?！秉S峰補充道，“鋰離子電池儲能行業(yè)若要發(fā)展提速，我們認為還應聚焦在電池的安全性和可靠性等關(guān)鍵問(wèn)題上，加大技術(shù)路線(xiàn)圖的研究投入力度?！?/p>

關(guān)鍵詞： 一手抓 標準規范 性能