中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“電化學(xué)儲(chǔ)能雖然前景廣闊，但也面臨不少困難。首當(dāng)其沖的就是安全問(wèn)題。”全國(guó)人大代表、樂(lè)山太陽(yáng)能研究院院長(zhǎng)姜希猛在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示。
正因此，他今年帶來(lái)關(guān)于電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、高質(zhì)量發(fā)展的建議。
姜希猛分析，在國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略下，以光伏、風(fēng)電為代表的新能源蓬勃發(fā)展。隨著光伏、風(fēng)電大量的接入，電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)峰資源需求急劇上升，儲(chǔ)能系統(tǒng)在解決新能源消納、增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性、提高配電系統(tǒng)利用效率等方面發(fā)揮的作用日益重要。電化學(xué)儲(chǔ)能（鋰離子）系統(tǒng)，由于部署環(huán)境要求低，適用場(chǎng)景多，其應(yīng)用規(guī)模正在快速增長(zhǎng)。
《中國(guó)鋰離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2022年）》顯示，2014年以來(lái)，我國(guó)一直是全球最大的鋰離子電池生產(chǎn)和制造國(guó)家。隨著全球新能源汽車(chē)滲透率的持續(xù)提升以及“雙碳”目標(biāo)的逐步推進(jìn)，汽車(chē)動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的需求量將持續(xù)以較高速度增長(zhǎng)，而2030年之前，其他電池體系仍難以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，鋰離子電池仍將是主流技術(shù)路線。
但另一方面，由于單體容量過(guò)大，鋰離子電池在充放電過(guò)程中易產(chǎn)生高溫，誘發(fā)不安全因素。
“鋰離子電池在制造工藝上正負(fù)極之間只有一層很薄的隔膜絕緣?！苯Ｃ驼f(shuō)，在長(zhǎng)期數(shù)千次的充放電循環(huán)中，尤其是過(guò)充過(guò)放狀態(tài)下，電化學(xué)反應(yīng)中負(fù)極會(huì)有鋰晶體析出現(xiàn)象發(fā)生，若持續(xù)累積則可能最終將刺破隔膜，造成電芯短路故障，局部熱失控。基于鋰離子的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)將數(shù)千個(gè)電芯進(jìn)行串/并聯(lián)放在集裝箱有限空間內(nèi)，其中任何一個(gè)電芯出現(xiàn)安全問(wèn)題，如果沒(méi)有嚴(yán)密的安全防護(hù)措施提前應(yīng)對(duì)，都可能引起系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)，造成爆炸事故。
近年國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)數(shù)十起儲(chǔ)能電站安全事故問(wèn)題。以韓國(guó)為例，自2018年以來(lái)已經(jīng)累計(jì)發(fā)生24起電化學(xué)儲(chǔ)能電站起火爆炸事故。2021年4月16日發(fā)生的北京大紅門(mén)事故，多部門(mén)聯(lián)合調(diào)查報(bào)告明確了事故原因：某個(gè)電芯發(fā)生內(nèi)短路故障，局部發(fā)熱，引發(fā)其所在的電池包熱失控起火；進(jìn)一步釋放大量易燃易爆組分，與空氣混合形成爆炸性氣體，遇電氣火花造成爆炸。
姜希猛說(shuō)，歐美等電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用較早的區(qū)域，已經(jīng)明確將儲(chǔ)能電站電池?zé)崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作為強(qiáng)制入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)?！爱?dāng)前國(guó)內(nèi)尚未出臺(tái)針對(duì)儲(chǔ)能電站電池系統(tǒng)的安全規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，僅有部分團(tuán)標(biāo)提及儲(chǔ)能集裝箱安全間距、防火要求。”他表示。
姜希猛建議，盡快出臺(tái)儲(chǔ)能電站建設(shè)運(yùn)維安全指引標(biāo)準(zhǔn)，完善電化學(xué)儲(chǔ)能電池系統(tǒng)熱失控發(fā)生前預(yù)警、事故時(shí)保護(hù)機(jī)制、事故后防擴(kuò)散技術(shù)要求，指導(dǎo)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能電站安全體系建立，降低儲(chǔ)能電站失火風(fēng)險(xiǎn)，為儲(chǔ)能安全、有序、高質(zhì)量發(fā)展打好基礎(chǔ)。
此外，姜希猛呼吁出臺(tái)儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)安全架構(gòu)指引標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)層面，要求儲(chǔ)能系統(tǒng)制造商具備從電芯、模塊、電池簇、到集裝箱系統(tǒng)的多級(jí)安全保障設(shè)計(jì)，用先進(jìn)的技術(shù)架構(gòu)提供安全、可靠的儲(chǔ)能產(chǎn)品整機(jī)方案。
他特別提到，要充分發(fā)揮新材料和新技術(shù)的作用。例如，充分發(fā)揮氣凝膠的隔熱防火功能，加速氣凝膠在鋰電池安全防護(hù)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
氣凝膠被公認(rèn)為是“世界上已知的質(zhì)量最輕的固體材料，并被視為改變世界的神奇材料”，是新一代高效節(jié)能絕熱材料。去年10月份發(fā)布的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念，做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》和《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，都明確提出“推進(jìn)氣凝膠材料的研發(fā)和應(yīng)用”。
姜希猛介紹道，氣凝膠兼具阻燃性能高、體積輕及用量少的特點(diǎn)，成為動(dòng)力電池電芯隔熱材料的最佳選擇，目前已經(jīng)被電池企業(yè)和新能源汽車(chē)廠家所采用。
“自2020年氣凝膠電池隔熱片在動(dòng)力電池領(lǐng)域逐漸推廣應(yīng)用以來(lái)，動(dòng)力鋰電池的熱失控事故有效降低?！苯Ｃ驼f(shuō)，但遺憾的是，到目前為止，氣凝膠在此領(lǐng)域還沒(méi)有做到全面覆蓋，希望相關(guān)部門(mén)加大推廣力度。
此外，他建議從國(guó)家層面建立鋰離子電池全生命周期可追溯機(jī)制。鋰離子電池作為電化學(xué)儲(chǔ)能關(guān)鍵部件，應(yīng)將其生產(chǎn)制造、系統(tǒng)組裝、運(yùn)行、維護(hù)、退役等環(huán)節(jié)納入數(shù)字化平臺(tái)監(jiān)測(cè)，做到事故可追溯，產(chǎn)品質(zhì)量可溯源。從源頭上提升電池質(zhì)量，杜絕儲(chǔ)能安全事故，為電化學(xué)儲(chǔ)能的長(zhǎng)期發(fā)展鋪好基石。
“還要建立健全儲(chǔ)能系統(tǒng)權(quán)威、透明、統(tǒng)一的國(guó)家（或省級(jí)）安全管理實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)，以信息化手段提升儲(chǔ)能系統(tǒng)安全監(jiān)管實(shí)效?！苯Ｃ驼f(shuō)，通過(guò)大數(shù)據(jù)、信息化手段對(duì)中大規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)全國(guó)各地區(qū)儲(chǔ)能信息有效共享，提升安全檢查及上網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估能力，助力以新能源為主體的電力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。
據(jù)悉，2021年12月，工信部正式下達(dá)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能存儲(chǔ)系統(tǒng)用鋰蓄電池和電池組安全要求》制定計(jì)劃，今年1月18日，儲(chǔ)能用鋰電池安全強(qiáng)標(biāo)啟動(dòng)會(huì)在北京召開(kāi)，標(biāo)志著該強(qiáng)標(biāo)編制工作正式啟動(dòng)。
