中國儲能網(wǎng)訊：2019年儲能行業(yè)飛速發(fā)展以來，一連串與儲能相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也在崛起中。儲能消防即是其一。儲能安全事故讓世人對于儲能消防更加關(guān)注。這一領(lǐng)域也在吸引著更多的企業(yè)投入資本。有關(guān)機(jī)構(gòu)測算，儲能消防領(lǐng)域未來市場規(guī)模將達(dá)到600億。
41起事故燒出儲能消防重要性
與電動汽車相比，新能源汽車動力電池容量在10～100kWh之間，而儲能電站規(guī)模則是100MWh級別，并且規(guī)模越來越大。就在3月19日，澳大利亞有消息傳出，澳大利亞最大公用事業(yè)公司AGL將在新南威爾士州建造一個(gè)500MW/ 2000MWh的電池儲能系統(tǒng)，這一名為Hunter Energy Hub的儲能電站的容量是“維多利亞大電池”的四倍之多。而300MW/450MWh的“維多利亞大電池”是目前已經(jīng)成功并網(wǎng)的最大電池儲能系統(tǒng)。
儲能電站越建越大已經(jīng)成為定局。在這樣的情況下，儲能電站的火災(zāi)影響更大。
以寧德時(shí)代儲能用單個(gè)磷酸鐵鋰電2V/271Ah測算，100MWh的儲能電站含有的電池?cái)?shù)量約為11.5萬個(gè)，其中任何一個(gè)電池發(fā)生熱失控都可能引發(fā)火災(zāi)。
隨之而來的是儲能安全問題卻還沒有得到比較完善地解決。就在去年7月30日，“維多利亞大電池”項(xiàng)目中，一個(gè)重達(dá)13噸的特斯拉巨型鋰離子電池Megapack起火。不僅如此，近些年來，儲能電站起火的報(bào)道層出不窮。
2017-2022全球儲能電站火災(zāi)情況（部分）
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年至今全球儲能電站項(xiàng)目至少發(fā)生了41起事故，其中，韓國34起、美國3起、中國2起、比利時(shí)和澳大利亞各1起。
儲能電站標(biāo)準(zhǔn)缺失隱患無窮
目前我國對電動汽車消防安全比較重視，已經(jīng)公布了從動力電池系統(tǒng)火災(zāi)防控裝置性能檢驗(yàn)、火災(zāi)報(bào)警、疏散、應(yīng)急救援和滅火等領(lǐng)域的安全標(biāo)準(zhǔn)，但儲能方面，當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)只涵蓋了火災(zāi)報(bào)警及滅火領(lǐng)域。
隨著電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，標(biāo)準(zhǔn)體系的缺失將會給儲能電站安全運(yùn)行埋下隱患。
我國在2014年曾經(jīng)發(fā)布《電化學(xué)儲能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，但比較粗略。2021年年底《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》征求意見發(fā)布，目前尚未公布。相對于14年的規(guī)范，2021年所提出的安全規(guī)程在消防安全方面規(guī)定更加嚴(yán)格：
（1）新增要求儲能電站要實(shí)現(xiàn)PACK級別探測：規(guī)范規(guī)定儲能電站每個(gè)電池模塊宜單獨(dú)配置探測器。
（2）新增要求儲能電站要安裝需具備火災(zāi)識別功能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動。
（3）新增對火災(zāi)滅火劑性能提出要求：規(guī)范要求儲能電站滅火要以電池模組為單位，滅火介質(zhì)具有良好的絕緣性和降溫性能，能撲滅電池火災(zāi)和電氣設(shè)備火災(zāi)，且防止復(fù)燃。
2021年12月30日國家將電化學(xué)儲能設(shè)施消防安全納入《“十四五”國家應(yīng)急體系規(guī)劃》，作為安全生產(chǎn)攻堅(jiān)重點(diǎn)。
今年2月10日國家發(fā)改委、能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》，相較于2021年7月發(fā)布的《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，新政策細(xì)化了儲能安全標(biāo)準(zhǔn)體系的具體覆蓋內(nèi)容，如加快制定消防滅火標(biāo)準(zhǔn)，明確了儲能安全技術(shù)突破方向，如突破電化學(xué)系統(tǒng)安全預(yù)警、高效滅火技術(shù)等等，為儲能大規(guī)模裝機(jī)及穩(wěn)定安全運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。
儲能電站安全的痛點(diǎn)在熱失控
儲能安全問題的難點(diǎn)在于，熱失控難以控制，且容易引起多米諾骨牌效應(yīng)。據(jù)研究表明：鋰電池（三元、磷酸鐵鋰）熱失控由電濫用、熱濫用和機(jī)械濫用引起。電濫用包括過充、過放、強(qiáng)制放電、高放電倍率；熱濫用包括外部加熱、過熱；機(jī)械濫用包括穿透、碰撞、拋下、震動、浸沒，外部濫用是導(dǎo)致電池?zé)崾Э氐闹苯釉颉?
單個(gè)鋰電池著火后，在熱濫用的作用下電池模組內(nèi)部相鄰電池也相繼發(fā)生熱失控，整個(gè)電池模組和電池簇會被點(diǎn)燃，最終導(dǎo)致儲能電站出現(xiàn)火災(zāi)甚至爆炸。
熱失控預(yù)警是儲能電站安全的前置防線。鋰離子電池材料易燃易爆，在各種濫用下容易發(fā)生熱失控，因此電池本體的材料安全性是儲能電站安全的第一道防線，第二道防線是過程安全，監(jiān)控鋰電池運(yùn)行過程中的安全狀態(tài)，發(fā)生異常時(shí)進(jìn)行預(yù)警，最后一道防線是消防安全，發(fā)生火災(zāi)后阻隔其蔓延，滅火并防止復(fù)燃。
熱失控預(yù)警作用在火災(zāi)前，通過與BMS系統(tǒng)聯(lián)動在發(fā)生熱失控時(shí)切斷電源，如果模組內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)會觸發(fā)滅火系統(tǒng)并進(jìn)行pack級別滅火，阻止火災(zāi)進(jìn)一步蔓延。相較于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，熱失控預(yù)警針對的是火災(zāi)發(fā)生前，對鋰電池內(nèi)部化學(xué)物理參數(shù)進(jìn)行探測，判斷熱失控是否發(fā)生，一旦發(fā)生就可以立即采取措施，相較于火災(zāi)報(bào)警，火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)是阻止火災(zāi)進(jìn)一步蔓延的重要措施。
熱失控預(yù)警具有較高技術(shù)壁壘。熱失控探測需要借助傳感器，將探測到的物理信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栠M(jìn)行傳輸，傳感器屬于火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的前端觸發(fā)設(shè)備，是集成了物理傳感技術(shù)、自動控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)的高附加值產(chǎn)品，在技術(shù)含量和生產(chǎn)工藝方面均存在較高的技術(shù)壁壘 。
在滅火方面，應(yīng)用的主要有水、全氟已酮、七氟丙烷等介質(zhì)，可以撲滅火災(zāi)并阻止復(fù)燃。其中水降溫效果最好，七氟丙烷滅火響應(yīng)時(shí)間最短。常用作滅火劑的CO2則會有復(fù)燃現(xiàn)象，并不適合撲滅鋰電池火災(zāi)。
來源：民生證券
600億市場成儲能新藍(lán)海
不過目前隨著強(qiáng)制配儲政策推進(jìn)，驅(qū)動儲能市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。截至2021年底，全國已有21個(gè)省級行政區(qū)在全省或部分地區(qū)明確了新增新能源發(fā)電項(xiàng)目規(guī)制性配儲能比例以及配儲時(shí)長。3個(gè)省份出臺鼓勵配儲政策。綜合來看，平均配儲比例約為10%，配儲時(shí)長約為2h。其中，全省或部分地區(qū)要求配儲的省份2021年風(fēng)電光伏裝機(jī)量達(dá)到全國風(fēng)光裝機(jī)量的81%，為儲能裝機(jī)量增加的主要來源。
根據(jù)測算，2030年電化學(xué)新增儲能裝機(jī)量中國和全球的體量分別為150/600GW，GW消防產(chǎn)品價(jià)值在1-1.5億之間，2030年中國/全球儲能消防市場規(guī)模有望達(dá)到至少150/600億元。
沈陽消防研究所研究員張穎琮指出，國內(nèi)儲能電站消防投入占總投資比例小于2%，國外3%-5%。
顯然就投入來說，我國儲能電站的消防投入還不夠，換句話說安全意識還沒有達(dá)到那么高的程度。但隨著我國儲能政策中對儲能消防的重視和對安全標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)化，儲能消防在儲能電站中的重要性將進(jìn)一步提升。隨著電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，儲能消防將成為新藍(lán)海。
