近日,據美國媒體報道,當地時間5月14日晚,位于美國加利福尼亞州的Gateaway儲能電站發生火災,加州消防局出動40名消防員和5輛消防車處置火情。截至5月21日下午,Gateaway儲能電站經歷兩次復燃,起火已持續6日。
Gateaway儲能電站裝機規模250MW/250MWh,2020年8月19日并網時曾是世界最大的電池儲能項目。
當下,新型儲能正在全球高速增長,中國是世界最大的儲能市場。中關村儲能產業技術聯盟數據顯示,2023年中國新增投運新型儲能裝機規模21.5 GW/46.6 GWh,占全球新增裝機接近50%,其中鋰電儲能占比97%。
Gateaway儲能電站發生事故,引發行業內外高度關注,儲能安全再次成為焦點。5月23日,就加州Gateaway儲能電站事故及儲能安全話題,遠景集團高級副總裁、遠景儲能總裁田慶軍接受了多家媒體的聯合采訪。
問:本次加州儲能電站火災事件,您分析原因是什么?
田慶軍:原因主要有三個。
首先,儲能安全核心還是電芯的問題。根據報道,發生火災的加州儲能電站在電芯上選擇的是LG的三元鋰電池,三元鋰電池在熱失控及熱管理上不如磷酸鐵鋰。三元鋰電池發生著火甚至爆炸的案例,其實在全球是屢見不鮮的,這也不是第一次了。
其次,這個儲能電站的安全設計以及熱失控管理上存在缺陷,包括安全設計、線纜布放等也存在許多問題。Gateway儲能電站采用建筑式疊層布局,大容量電池集中在密閉空間里,一旦消防藥劑用盡,只能向內部加水,或者從外部噴水。而且它的整個監控系統也是失效的,里面的環境完全是不可見、不可控的,造成了整個系統的復燃,甚至擴散,所以持續時間比較長。
第三,加州儲能電站運行維護的手段比較單一,存在盲點。當時的智能化程度也不高,設計方面沒做到位,預警方面也沒做好。
問:三元鋰電池跟磷酸鐵鋰電池相比,在安全方面有很大的差距嗎?
田慶軍:從實驗室的數據來看,磷酸鐵鋰的安全性高于三元鋰。三元鋰電池組的熱失控溫度在120℃—140℃之間,而磷酸鐵鋰的溫度在250℃—300℃之間。除了熱失控溫度較磷酸鐵鋰低以外,三元鋰電池組燃燒后會釋放出大量的氫氣、氧氣等易燃氣體。磷酸鐵鋰電池燃燒后并不會產生助燃劑氧氣,因此只需要采取易于操作的方式隔絕空氣即可控制。
問:加州這個儲能電站運行了四年。通常,電芯的使用周期多長?多久需要進行更換?
田慶軍:中國這種集中式的大儲,包括新能源配儲,也就最近這幾年才剛開始,新技術還沒有得到全生命周期的驗證。但是從目前的設計以及實驗室的理論數據來看,是可以做到十年以上的。而且現在的循環次數越來越大,對電芯的質量要求也是越來越高。我們有信心,未來可以做到像風光資產壽命一樣,做到二十年,這也是我們行業的發展目標。
問:這次加州的事件,對國內同行有何啟示?
田慶軍:整個電化學儲能的安全是可管可控的,沒有大家想象得那么夸張。現在一說鋰電池電站,好像就是一個巨大的隱患,不是的,它完全可以從設計的角度進行控制和管理。
首先,從電芯的設計和制造維度,提升電芯本質安全。
第二,電芯集成后到了Pack設計的維度,也是有辦法的。比如,遠景在電芯之間增加安全隔離墊,加氣溶膠,確保單顆電芯一旦熱失控以后不蔓延,把它阻隔掉。只要把空氣隔絕掉,就可以控制住。
第三,電氣設計上,確保在各種外部短路情況下能夠及時保護整個系統不受干擾。
第四,保障機械沖擊下的安全,比如有坍塌或倒機柜的情況,在這種機械沖擊下也能夠保證它的安全。
第五,消防設計上可以做到Pack級的消防,這也是現在國家提倡的消防等級。另外,通過人工智能等方式,可以提前進行感知,從而精準滅火,而不是大面積滅火。
第六,監控。這次美國的失火,也是因為運行、維護有很大的問題,他們的監控系統不夠智能,包括一些預警系統,都做得不好。如果在這些方面能夠提前進行識別,也可以解決很多安全隱患。從這些維度,可以全方位保證整個儲能系統的安全。
問:在火災發生時有什么反應機制可以應對?
田慶軍:遠景儲能目前有電芯級、pack級、以及系統級共三層消防系統。如果是單顆電芯熱失控,我們會通過智能監控發現以后換單顆電芯,相當于拿一些氣溶膠把它隔離住,整體地換掉就可以了。如果到了Pack級,自動消防就啟動了,及時把它阻隔掉,不會影響到整體系統的安全,換Pack就可以了。如果到整個系統層面,我們有另外的消防系統,保證它不會影響周邊失火或對電網造成沖擊,這是我們做的三重消防。
問:這一事件您認為什么關注度這么高?
田慶軍:就像剛才我講的,磷酸鐵鋰的儲能系統,它的安全性是可防可控的,沒有那么夸張。但為什么現在大家比較擔心?第一,因為這兩年的技術進步比較快,前幾年上馬的一些東西,在消防和預防方面的確做得不好,包括電芯質量,在設計上做得也不夠好,這會帶來一定的隱患。第二,這個行業快速爆發以后,有很多行業外跨界過來的,或者是原來一些很小的企業,迅速在資本的推動下就做起來了,導致這些產品、技術質量良莠不齊。再加上過去幾年好多電站沒有被調用,都是作為新能源強配的,它的風險還沒有釋放出來,這些確實對國內是比較大的隱患。
但是未來,這個行業大家有這個能力,也有這個義務,可以做好安全的可防可控,這個是沒問題的。
風電、光伏行業每年也有很多問題,這是行業在成長和發展過程中必然要付出的代價和交的學費。只要我們能妥善處理,只要我們有解決方案,保證它未來不再觸發,我覺得這個行業未來就是有機會的,我們就應該給予它更多的耐心。
問:對于國內老舊的存量電站在管理上有何建議?
田慶軍:自查自糾是十分有必要的。特別是那些投運了三年以上的儲能電站、非磷酸鐵鋰技術路線的電站,還有一些原來新能源強配的,沒有被調用的電站,建議各個投資方或資產擁有方做一次全面的檢查,防患于未然。這對行業未來的發展也是有意義的,通過對過去的老舊產品、投運產品進行回溯,對未來新產品的開發也會有指導價值。
問:鋰電始終會有熱失控的風險,是不是全釩液流電池、鈉電這種相對安全的路線,在接下來會脫穎而出?
田慶軍:首先,我從來不認為鋰電池是唯一的儲能路線。我多次在公開場合說過,我非常支持“百花齊放”,各種技術路線,各種形式的儲能都可以去發展,在一些細分領域里它們都有市場。
但從目前的技術進步、商業成熟度、成本方面綜合考慮,我認為鋰電池儲能在相當長一段時間里還是主流。其他技術路線和其他形式的儲能,還需要很長時間去追趕它,這是我的判斷。我們不能因噎廢食,不能因為某個儲能電站有安全問題,就認為這個技術沒有未來。我們剛開始用天然氣的時候,也會覺得它不安全,現在你還會覺得天然氣不安全嗎?我們完全可以通過技術手段,來解決安全問題。
問:國內、海外的儲能產品在全生命周期管理上有什么區別?
田慶軍:海外大部分項目都需要全生命周期提供服務,在生命周期之內電站的所有問題要兜底處理,安全也是其中之一。國內的質保期一般在3—5年,最長的有7年的。一旦過了這個周期,資產就交給了購買方,設備提供方不再承擔產品質量帶來的經濟損失和風險。所以從這個角度來說,國內外的差異還是非常大的。
只有真正在儲能技術和研發上持續投入、在行業里深耕的企業,才能和它的合作伙伴長期共存,才能承擔起這些客戶和合作伙伴所賦予他們的職責,比如全生命周期的安全和運行,甚至包括未來電力市場的交易,也可以由設備供應商提供服務,這為行業回歸良性發展,向頭部聚集,通過優勝劣汰來篩掉劣質企業是有好處的。
消息來源:視知產研院
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