趙北濤，郭洪昌

（國網(wǎng)天津市電力公司武清供電分公司，天津 武清 301700）

在“雙碳”目標戰(zhàn)略指引下，新型電力系統(tǒng)建設對儲能的需求日益增加，電化學儲能是重要組成部分，在全球范圍內(nèi)呈快速發(fā)展態(tài)勢。

1 儲能發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

儲能作為一種優(yōu)質的靈活性資源，可以在高比例新能源電力系統(tǒng)中起到重要的靈活調(diào)節(jié)作用，促進新能源有效利用，提高電力系統(tǒng)安全性，為能源轉型提供關鍵技術支撐，必將得到大規(guī)模應用。

全球電化學儲能增長迅速，中美歐占主導地位。根據(jù)《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2021》，截至2020 年年底，全球電化學儲能累計裝機1420 萬kW，同比增長49.2%，其中中國330 萬kW，位列第一。2020年，全球電化學儲能新增裝機470萬kW，中國、美國和歐洲分別占全球新增投運總容量的33%、30%和23%，占主導地位。

電化學儲能技術路線眾多，包括鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池、鈉基電池等，每種技術路線的技術特點、成熟度、適合的應用場景以及產(chǎn)業(yè)應用規(guī)模各不相同。電池儲能電站可靈活配置在電力系統(tǒng)的電源側、電網(wǎng)側、負荷側，滿足差異化儲能應用需求，不同配置位置電池儲能的典型應用場景如表1所示。

表1 不同配置位置電池儲能的典型應用場景

2021年7月28日，國家能源局就《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》做出解讀?！吨笇б庖姟肥墙鉀Q新型儲能發(fā)展新階段突出矛盾的客觀需要和重要應對舉措，“十四五”期間錨定3000萬kW作為基本規(guī)模目標，接近當前新型儲能裝機規(guī)模的10 倍。“十五五”期間新型儲能將實現(xiàn)全面市場化發(fā)展，以滿足新型電力系統(tǒng)需求、支撐碳達峰碳中和作為目標，留足充分的預期空間。

2 國內(nèi)外儲能事故對比分析

2.1 國內(nèi)儲能事故案例

我國2017年以來共發(fā)生5起儲能項目火災事故，其中2 起發(fā)生在山西京能電廠，事故原因為電池柜內(nèi)部線路對電池管理系統(tǒng)持續(xù)放電產(chǎn)生高溫引起火災；1 起發(fā)生在江蘇某用戶，事故原因為電池極性接反，現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)生短路引起火災；2 起發(fā)生在北京某用戶，事故原因不詳。

2.2 國外儲能事故案例

根據(jù)公開資料，近年來，美國共發(fā)生5 起儲能設施火災，韓國發(fā)生30余起事故，歐洲比利時和英國發(fā)生1起事故，澳大利亞發(fā)生1起事故。德國等其他儲能規(guī)模較大的國家尚未發(fā)生較嚴重的儲能電池火災事故。

2.3 國內(nèi)外儲能事故對比分析

從儲能技術來看，發(fā)生火災的儲能技術主要是鋰離子電池，國外主要是三元鋰電池，我國三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池均有事故發(fā)生。磷酸鐵鋰電池相對于三元鋰電池在安全性能方面更優(yōu)，但安全問題仍不容忽視。

從事故原因來看，國外儲能事故的主要原因是電池管理系統(tǒng)和電池電芯缺陷；國內(nèi)儲能事故的主要原因是電氣設備故障或操作不當。

從技術標準來看，歐美儲能事故相對少發(fā)，得益于標準體系較為完善，限制條件嚴格。美國已制定NFPA855、UL9540 等儲能安全系列標準，明確規(guī)定對于布置在屋頂、地下車庫等特殊場所儲能項目建設要求。歐洲儲能標準主要依托ⅠEC 國際認證標準。

從安全管理來看，構建電力儲能安全管理體系是國外儲能火災事故后的重要經(jīng)驗。韓國提出建立儲能系統(tǒng)安全管理體系，加強電池及變流器全生命周期安全管理。美國國家消防協(xié)會將儲能設備劃定為特定消防對象，針對儲能消防開展專業(yè)專人培訓。

3 儲能電站安全存在的問題

儲能電站安全問題不僅僅是電池本身的安全問題，而是涉及到儲能系統(tǒng)設計研發(fā)、設備選型、生產(chǎn)制造、電站設計、施工、驗收、運維、退役回收等各個環(huán)節(jié)，任何一個環(huán)節(jié)的疏忽都可能釀成大的安全事故。

3.1 安全生產(chǎn)技術問題

安全技術不成熟。各廠家電池質量良莠不齊，部分儲能電池執(zhí)行電動汽車電池標準，針對規(guī)模應用的儲能電池單體、模組缺乏系統(tǒng)性安全設計，個別新型高安全儲能器件技術尚不成熟。普遍缺乏可燃氣體探測裝置，無法提前探測電池熱失控狀態(tài)。常規(guī)煙感、溫感探測器難以有效識別電池早期異常狀態(tài)，預警相對滯后。不同規(guī)模和類型的儲能電站固定滅火系統(tǒng)配置標準不明確，微型儲能電站尚無明確有效地消防設施配置標準，現(xiàn)有七氟丙烷等氣體滅火系統(tǒng)可快速撲滅明火，但缺乏降溫能力，難以抑制電池火災復燃。

標準規(guī)范不完善。目前已發(fā)布電化學儲能標準共96 項、在編19 項，其中國標18 項、行標33 項、團標44項、國網(wǎng)企標20項。在設備及試驗、規(guī)劃設計、并網(wǎng)調(diào)度、運行維護等方面已具備核心標準，但在施工、調(diào)試、驗收、消防、檢修等方面尚不完善。現(xiàn)有部分標準發(fā)布時間較早，無法滿足儲能行業(yè)快速發(fā)展的需要。

消防問題解決難。消防建審難度大，各地住建消防部門大多認為電池預制艙為電氣設備，拒絕接受小型儲能電站消防工作圖紙審核和驗收（備案）。氣體滅火、泡沫滅火、細水霧滅火等系統(tǒng)操作人員應具備高級消防設施操作員資格，當高級資格取證要求高、周期長，相應專業(yè)人員匱乏。

3.2 儲能安全管理問題

安全管理體系不健全。部分儲能電站的投資、建設、租賃、運維等各相關方之間，安全責任界面不夠清晰。管理單位尚未制訂儲能電站相關安全管理制度、規(guī)范或評價標準，安全管理制度規(guī)程不完善。部分儲能電站建設在國網(wǎng)公司變電站或所屬土地內(nèi)，未明確土地使用權、資產(chǎn)分界點及安全風險責任劃分。

依法合規(guī)建設不完善。項目建設規(guī)劃許可、施工許可、安全評價、并網(wǎng)測試等手續(xù)不齊全，部分儲能電站的電池、PCS等核心部分檢驗不全面。

調(diào)試運維管理不規(guī)范。忽視安裝調(diào)試階段安全風險，未制訂相應實施方案、應急預案，安全工藝不到位。運維人員技術能力良莠不齊、安全保障能力不足。儲能設施、滅火系統(tǒng)維護保養(yǎng)不到位。

應急處置能力不足。多數(shù)電站應急預案和現(xiàn)場處置方案不完善，部分電站應急裝備不齊備，未與屬地消防部門建立聯(lián)動機制，現(xiàn)場運維人員缺乏應急知識和能力，對滅火系統(tǒng)、消防設施操作不熟練，對滅火和應急疏散預案不熟悉，地方消防救援隊員不清楚電池火災撲救方法。

4 儲能電站安全展望

4.1 健全安全生產(chǎn)管理制度體系

我國亟需建立針對電化學儲能電站安全要求的標準體系，包括強制性國家標準，在此基礎上逐步推動儲能產(chǎn)品、儲能電站的強制安全認證。通過強制安全認證手段，能夠客觀公正地評價不同儲能產(chǎn)品、儲能電站的安全水平，從而設定安全門檻，促進整個儲能行業(yè)安全水平的提升。結合儲能電站全過程業(yè)務內(nèi)容，進一步明確儲能電站管理的職責分工。

4.2 強化在運和規(guī)范新建儲能電站安全管理

針對不同接入環(huán)節(jié)、投資主體等特點，明確儲能電站運維服務方式和運維主體單位，規(guī)范投運、停運、復役安全管理，嚴格履行相關評估、審核、備案程序。明確項目投資原則和管理要求，加強電站設計及電池選型管理，規(guī)范開展設備型式試驗和到貨抽檢，加強電站驗收管理，從源頭上提高安全保障。

4.3 加大安全技術研究力度

開展儲能電站安全新技術研究和工程化推廣應用，重點研究儲能設施全壽命周期應用安全技術，儲能設施安全狀態(tài)在線感知及診斷技術，高效電-熱管理技術，基于電池轉態(tài)準確感知的儲能電站安全預警技術。研究規(guī)模化儲能設施火災特征、演變機制及防止熱失控蔓延阻隔防護技術，儲能電池快速滅火且長效復燃抑制的清潔高效滅火技術，驗證并優(yōu)化完善現(xiàn)有儲能電池滅火技術。

4.3 加強儲能專業(yè)技能人才培養(yǎng)

重視對儲能一線作業(yè)人才的培養(yǎng)，包括負責儲能設備運輸、安裝、調(diào)試運維、消防的一線作業(yè)人員。一線作業(yè)人員對鋰電儲能系統(tǒng)要有足夠的理論認知和實際操作技能，在日常維護中能夠敏銳地發(fā)現(xiàn)問題與隱患，面對突發(fā)問題時能夠采取正確的處理措施，避免小問題發(fā)展成大事故。對關鍵崗位的儲能一線作業(yè)人員進行專業(yè)培訓和考核，持證上崗。