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    全國人大代表姜希猛:多舉措提高電化學儲能系統安全性

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    “電化學儲能雖然前景廣闊,但也面臨不少困難。首當其沖的就是安全問題。”全國人大代表、樂山太陽能研究院院長姜希猛在接受科技日報記者采訪時表示。

    他今年帶來關于電化學儲能系統安全、高質量發展的建議。

    姜希猛分析,在國家“雙碳”戰略下,以光伏、風電為代表的新能源蓬勃發展。隨著光伏、風電大量的接入,電網的調頻、調峰資源需求急劇上升,儲能系統在解決新能源消納、增強電網穩定性、提高配電系統利用效率等方面發揮的作用日益重要。電化學儲能(鋰離子)系統,由于部署環境要求低,適用場景多,其應用規模正在快速增長。

    《中國鋰離子電池行業發展白皮書(2022年)》顯示,2014年以來,我國一直是全球最大的鋰離子電池生產和制造國家。隨著全球新能源汽車滲透率的持續提升以及“雙碳”目標的逐步推進,汽車動力電池和儲能電池的需求量將持續以較高速度增長,而2030年之前,其他電池體系仍難以大規模產業化發展,鋰離子電池仍將是主流技術路線。但另一方面,由于單體容量過大,鋰離子電池在充放電過程中易產生高溫,誘發不安全因素。

    “鋰離子電池在制造工藝上正負極之間只有一層很薄的隔膜絕緣。”姜希猛說,在長期數千次的充放電循環中,尤其是過充過放狀態下,電化學反應中負極會有鋰晶體析出現象發生,若持續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?;阡囯x子的電化學儲能系統將數千個電芯進行串/并聯放在集裝箱有限空間內,其中任何一個電芯出現安全問題,如果沒有嚴密的安全防護措施提前應對,都可能引起系統的連鎖反應,造成爆炸事故。

    近年國內外已經出現過數十起儲能電站的安全事故問題。以韓國為例,自2018年以來已經累計發生24起電化學儲能電站起火爆炸事故。2021年4月16日發生的北京大紅門事故,多部門聯合調查報告明確了事故原因:某個電芯發生內短路故障,局部發熱,引發其所在的電池包熱失控起火;進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,歐美等電化學儲能應用較早的區域,已經明確將儲能電站電池熱失控風險評估作為強制入網標準。“當前國內尚未出臺針對儲能電站電池系統的安全規范及技術標準要求,僅有部分團標提及儲能集裝箱安全間距、防火要求。”他表示。

    姜希猛建議,盡快出臺儲能電站建設運維安全指引標準,完善電化學儲能電池系統熱失控發生前預警、事故時保護機制、事故后防擴散技術要求,指導國內儲能電站安全體系建立,降低儲能電站失火風險,為儲能安全、有序、高質量發展打好基礎。

    此外,姜希猛呼吁出臺儲能產品設計和生產安全架構指引標準。在系統設備的技術層面,要求儲能系統制造商具備從電芯、模塊、電池簇、到集裝箱系統的多級安全保障設計,用先進的技術架構提供安全、可靠的儲能產品整機方案。

    他特別提到,要充分發揮新材料和新技術的作用。例如,充分發揮氣凝膠的隔熱防火功能,加速氣凝膠在鋰電池安全防護領域的推廣應用。

    氣凝膠被公認為是“世界上已知的質量最輕的固體材料,并被視為改變世界的神奇材料”,是新一代高效節能絕熱材料。去年10月份發布的《關于完整準確全面貫徹新發展理念,做好碳達峰碳中和工作的意見》和《2030年前碳達峰行動方案》,都明確提出“推進氣凝膠材料的研發和應用”。

    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,成為動力電池電芯隔熱材料的最佳選擇,目前已經被電池企業和新能源汽車廠家所采用“自2020年氣凝膠電池隔熱片在動力電池領域逐漸推廣應用以來,動力鋰電池的熱失控事故有效降低。”姜希猛說,但遺憾的是,到目前為止,氣凝膠在此領域還沒有做到全面覆蓋,希望相關部門加大推廣力度。

    此外,他建議從國家層面建立鋰離子電池全生命周期可追溯機制。鋰離子電池作為電化學儲能關鍵部件,應將其生產制造、系統組裝、運行、維護、退役等環節納入數字化平臺監測,做到事故可追溯,產品質量可溯源。從源頭上提升電池質量,杜絕儲能安全事故,為電化學儲能的長期發展鋪好基石。

    “還要建立健全儲能系統權威、透明、統一的國家(或省級)安全管理實時監控平臺,以信息化手段提升儲能系統安全監管實效。”姜希猛說,通過大數據、信息化手段對中大規模的儲能系統運行實時監控,實現全國各地區儲能信息有效共享,提升安全檢查及上網設備運行狀態評估能力,助力以新能源為主體的電力結構轉型。

    據悉,2021年12月,工信部正式下達強制性國家標準《電能存儲系統用鋰蓄電池和電池組 安全要求》制定計劃,今年1月18日,儲能用鋰電池安全強標啟動會在北京召開,標志著該強標編制工作正式啟動。

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