儲能變局④丨儲能安全警鐘長鳴：覆盤加州電站火災，電站安全是一項系統工程

21世紀經濟報道記者費心懿 上海報道

上週三下午，美國加州一座250MW的儲能電站失火。據當地媒體報道，大火直到上週日仍在燃燒，其間該電站出現了復燃等現象，當地派出了40名消防員和5輛消防車。

當地消防官員對媒體表示：“與專家交談後發現，過去發生過一些類似的事件，持續時間從7天到幾周不等。”報道稱，這是一種由鋰電池“熱失控”所產生的連鎖反應。

事實上，近年來儲能電站火災事故在全球範圍內時有發生。

就在前不久，4月27日，德國尼爾莫爾商業區的鋰電池儲能集裝箱發生火災。據不完全統計，2023年至今，全球發生儲能安全事故超70起，其中韓國最多，美國緊隨其後。

覆盤美國儲能電站火災

根據公開信息，上述美國加州的儲能電站由LS Power運營、日本NEC ES系統集成，採用的是LG Chem的三元鋰電池。

遠景集團高級副總裁、遠景儲能總裁田慶軍在接受21世紀經濟報道記者的採訪時分析認爲，此次火災或有三重因素疊加發生。

第一，電芯老舊。由於該項目是2020年併網，電芯已運行了四年，還沿用了動力電池三元鋰電池技術。第二，彼時電站安全設計、熱失控管理、疊層式建築設計存在不合理之處。第三，運行維護的手段比較單一，建築物上存在盲區，監控的智能化程度不高，預警未起到作用。

不過，田慶軍也表示，這幾年儲能專用電芯的技術已經取得了巨大的進步，安全性已有大幅提升。

事實上，儲能電站中所採用的電池技術路線，對儲能電站的安全性閾值具有重大影響。

三元鋰電池熱失控的溫度一般在120-140℃之間，而磷酸鐵鋰電池的熱失控的溫度在250-300℃，因此三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池更容易發生熱失控的情況。與此同時，三元鋰電池熱失控以後，會產生大量氫氣、氧氣等可燃助燃氣體，所引發的燃燒反應劇烈。而磷酸鐵鋰電池熱失控之後並不會產生氧氣，可以通過隔離的方式，對空氣進行隔絕，阻止其熱失控導致的失火。

而據當地媒體的報道，加州這場儲能電站引發的大火延續了多日，其間還發生了多次復燃現象。

鄭州熙禾智能科技有限公司總經理李偉告訴21世紀經濟報道記者，熱失控過程中所出現的自發放熱副反應通常是導致復燃的主要原因。

“三元鋰離子電池內部的材料在副反應過程中不僅可以產生可燃性氣體，還能夠自行產生氧氣，這也使得電池更容易出現着火的現象。在高溫的作用下，空氣中的水汽也可能分解產生氫氣。除此之外，不充分的降溫冷卻也是火災復燃的原因，電池內部存在大量能量，在電池損壞後，這些能量會以副反應的形式產生大量熱，如不進行持續降溫，新產生的熱量仍會將電池的溫度升高，大量的電池產生的熱量很容易引發新一輪的火災。”李偉解釋。

電芯安全首當其衝

新型儲能市場迅速發展，行業良莠不齊。這也要求相關標準與規範迅速出臺以規制產品性能。記者注意到，對於電站中的最小單元——電芯，國標要求正在趨嚴。

新版國標《電力儲能用鋰離子電池》（GB/T36276-2023）已於2023年12月28日正式發佈，並將在2024年7月1日正式實施。

其中，新國標作爲鋰離子電池開展型式試驗、出廠試驗及抽樣檢測的執行依據，對行業影響重大。在安全與可靠性方面，新國標有很多新的變化。例如，增加了過載性能、震動性能、液冷管路耐壓性能、高海拔絕緣性能、高海拔耐壓性能、安全保護性能要求及試驗方法。

其中，對於熱失控性能，新國標要求，在全壽命週期內，當達到熱失控的判定條件時，電池表面溫度應大於90℃。

“這是體現安全性非常重要的指標，也是能體現電池設計製造技術水平的一個重要的量化指標。”中國電力科學研究院有限公司儲能所副所長官亦標在第十四屆中國國際儲能大會的主題演講中提到。

官亦標還談到，“新國標”中增加了循環以後的熱失控要求，“做完循環性能試驗，還要再次進行熱失控性能試驗，仍然要達到新電池的要求，這在一定程度上體現了全壽命週期內都要滿足安全性能的實際應用要求，這對儲能電池的安全設計製造提出了更高標準。”

不僅如此，對於非主流的電芯類型，已有央企在招標方案中明確拒絕。例如，中國電建江西撫州光伏發電項目儲能系統設備採購招標方案中提到，本次招標不接受“魔方pack”、“刀片電池”等新技術路線的投標方案。

寧德時代董事長曾毓羣曾提出建議，要參照核電級安全，建立以失效概率爲依據的電池儲能系統安全分級評估體系，並將該體系納入到重大項目招標條件，引導電池儲能邁向以“核電級安全”爲標杆的高質量發展。

電站安全是系統工程

事實上，儲能電站是一個複雜的系統工程，需要監控全生命週期的運行狀態。

當前，記者從多家企業瞭解到，國內系統集成商對於儲能電站的安全防範觀點已不僅僅停留在電芯環節，而是走向了“電芯-Pack-系統級”三重消防理念。

於2023年7月1日正式實施的國家標準《電化學儲能電站安全規程》（GB/T 42288-2022）也提及了“Pack級消防”的概念。

與此同時，儲能安全性所代表的行業紅線已經被越來越多地重視。

鄭州熙禾智能科技有限公司從事儲能電站的早期安全預警裝置的研發工作，總經理李偉告訴21世紀經濟報道記者，2022年推廣自家產品時，外界還不瞭解早期預警概念，而他們也感受到2023年的市場需求發生了顯著的變化。“上半年開始到我們公司考察的人越來越多，集成廠商、業主單位都想了解相關產品及技術。”

李偉也坦言，增加安全預警環節誠然會增加業主額外的費用，當前行業爲了搶項目普遍存在“價格戰”的現象，因此集成廠商主動增加的意願並不強烈，通常還是通過業主增加預算或者提要求的方式來提高儲能電站的安全標準。

田慶軍則在採訪中強調，“電化學儲能的安全總體可管可控，是可以從設計的角度進行控制和管理的。”

例如，在遠景設計的儲能系統中，如果是單顆電芯出現熱失控，會通過智能監控探測到故障電芯，通過氣溶膠將其隔離然後整體替換。如果蔓延至Pack級，自動消防將被啓動，及時將故障部分阻隔，不會影響到整體系統的安全。而一旦蔓延到整個系統層面，單獨的消防系統將啓動，保證其不會影響周邊失火或對電網造成衝擊。

這就爲儲能電站的安全築起了“三座大壩”，而這“三條大壩都失效的可能性比較小。”田慶軍認爲。

此外，田慶軍還建議，應該對老舊電站進行自查自糾，尤其是對於非磷酸鐵鋰的電站、不同技術路線、不同交付時間的項目。另外，對那些沒有被調用的新能源配儲項目，建議各個投資方或資產擁有方做全面的檢查，防患於未然。

“通過這些對過去的老舊產品、投運產品進行回溯，對未來新產品的開發也會有指導價值。”田慶軍強調。

21世紀經濟報道記者注意到，已有城市對轄區內的儲能電站開展了安全檢查。

3月25日，溫州市甌海區發展和改革局下發了《關於開展新型儲能設施消防安全檢查工作的通知》，對轄區內500千瓦且容量爲500千瓦時及以上的用戶側儲能項目進行隱患排查。