“三道防线”保障储能行业行稳致远
◎本报记者 吴叶凡
近年来，在“双碳”目标引领下，我国储能产业步入发展快车道，在建及投运的储能装机规模保持高速增长态势。根据CNESA DataLink全球储能数据库的不完全统计，截至2024年6月底，我国新型储能累计装机首次超过百吉瓦时。
储能产业蓬勃发展的同时，储能安全问题日益成为人们关注的焦点。近日，在第四届国际储能安全研讨会上，专家学者围绕储能安全话题进行交流，共同探讨保障储能安全的创新路径。
事关能源系统稳定运行
新型电力系统是新型能源体系的重要组成和实现“双碳”目标的关键载体。国家能源局组织有关单位编制的《新型电力系统发展蓝皮书》提到，新型电力系统以高比例新能源供给消纳体系建设为主线任务，以源网荷储多向协同、灵活互动为坚强支撑。
储能技术是构建新型电力系统的重要一环。研讨会上，中国科学技术大学教授孙金华介绍，太阳能、风能等新能源最大的特性是间歇性、随机性、波动性。这些特性增加了电力系统调节难度，制约新能源高效利用。储能技术则通过发挥调节作用，提升新能源可调可控能力，满足系统电力供应保障和大规模新能源消纳需求。这有利于提升电力系统安全稳定运行水平，推动新能源成为发电量增量主体。
我国高度重视储能技术发展。今年7月，国家发展改革委等部门联合印发的《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》提出，围绕不同应用场景对爬坡速率、容量、长时间尺度调节及经济性、安全性的需求，探索建设一批液流电池、飞轮、压缩空气储能、重力储能、二氧化碳储能、液态空气储能、钠离子电池、铅炭电池等多种技术路线的储能电站。
“作为推动能源转型、实现绿色低碳目标的重要技术，储能的安全性与可靠性直接关系到能源系统的稳定运行和可持续发展。”中国能源研究会副理事长兼秘书长孙正运说，储能设施的安全稳定运行，不仅关系能源系统整体安全，更直接影响人民群众生命财产安全。
敲响电站安全管理警钟
从技术角度看，我国电力储能项目大多采用磷酸铁锂电池。孙金华认为，正常情况下，储能电池的安全有保障，单体电池的失效概率已经非常低，热失控风险也较低。
但是，这并不代表绝对安全。孙金华解释，以锂离子电池为例，它由正极材料、负极材料、电解液、电解质及隔膜等组成。电解液和隔膜材料都是有机可燃剂，它们不仅可能与空气中的氧气发生接触，而且在高温条件下，电池内部的金属氧化物会发生分解，进一步释放出氧气。此外，电池材料的分解以及材料间的相互作用会产生热量。因此，对锂离子电池存在的安全隐患要提高警惕。
“大型储能电站由几万或十几万个储能电池通过串并联方式组成。电池组成系统后，电池自身热失控累积概率会增加。”孙金华说，此外，储能电站还存在电气故障等隐患。这些因素导致储能电站发生火灾的风险上升。
与会专家学者普遍认为，随着储能产业规模化发展步伐加快，储能的安全建设和运行压力日益加大。一方面，储能系统复杂性增加，对安全管理提出新要求；另一方面，随着储能规模的扩大和应用场景的拓展，新安全风险也相应增长。近年来，世界多地发生的电化学储能电站火灾事故给储能行业敲响警钟。
孙金华介绍，据公开报道，从2022年1月到2023年9月，全球7000余座储能电站发生火灾46起。从2017年8月到2019年5月，韩国1000余座电化学储能电站发生火灾23起；从2023年1月到9月，美国共发生6起储能电站火灾。“安全已成为制约电化学储能行业发展的瓶颈之一。”孙金华说。
加强预警监测技术研发
安全有序是储能产业行稳致远的基石。近年来，我国不断加强储能电站安全监督管理。国家能源局发布《关于加强发电侧电网侧电化学储能电站安全运行风险监测的通知》等文件，对新型储能规划设计、施工验收等全过程提出安全管理要求。国家市场监督管理总局批准发布《电化学储能电站安全规程》等储能安全相关国家标准。
在孙金华看来，保障储能电站安全，要筑牢“三道防线”。
本体安全是第一道防线。“应从电池材料、全电池体系设计及工艺等方面提升电池安全性，降低事故发生概率。”孙金华说。
过程安全是第二道防线。“电池组成系统后，要进行故障隐患的极早期预测、预警和处置，将事故扼杀在萌芽状态。”孙金华说，目前学界已有相关技术创新成果，如光纤原位检测技术等。
消防安全是第三道防线。“如果第一道和第二道防线都被突破了，就务必要确保在着火瞬间能监测到火情并报警，与消防部门联动，及时扑灭火灾，做到‘小火不成大灾’。”孙金华说。
他还提醒，电化学储能电池引发的火灾和建筑火灾、工业火灾特性完全不同，用于建筑火灾的探测报警及灭火技术未必适用于储能系统，必须要发展基于储能系统火灾特性的安全防控技术，如多参数融合的热失控预警和火灾报警技术、高效灭火抗复燃技术等。
记者在研讨会上了解到，近年来，多个机构在储能电站消防安全技术研究方面已取得成效。例如，应急管理部天津消防研究所组建了独具特色的锂电池火灾调查团队、锂电池火灾抑制研究团队、储能火灾安全分级与评价研究团队、储能灭火装置有效性研究团队等。