●安全始終是鋰離子電池儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)之一，同時(shí)，相關(guān)規(guī)程規(guī)范的缺失，也加劇著鋰離子電池儲(chǔ)能行業(yè)的安全發(fā)展壓力。

●“一般來(lái)講，導(dǎo)致鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的直接原因是電池?zé)崾Э?。造成熱失控，一方面是電芯?nèi)部本身有缺陷，另一方面，由外部撞擊產(chǎn)生放熱，也會(huì)導(dǎo)致熱失控?？梢源_定的是，提高電池一致性，是確保電池組安全性和可靠性的重要路徑。”

●“目前，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能安全的標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)規(guī)范還是比較滯后。發(fā)生事故必須把事故的真實(shí)原因找到，針對(duì)問(wèn)題去提解決方案和整改措施。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范滯后的一部分，需要有關(guān)部門(mén)加緊研究和整改。”

日前，北京市豐臺(tái)區(qū)儲(chǔ)能電站起火爆炸事故調(diào)查報(bào)告發(fā)布。報(bào)告認(rèn)為，南樓起火直接原因系西電池間內(nèi)的磷酸鐵鋰電池發(fā)生內(nèi)短路故障，引發(fā)電池?zé)崾Э仄鸹?。北樓爆炸直接原因?yàn)槟蠘请姵亻g內(nèi)的單體磷酸鐵鋰電池發(fā)生內(nèi)短路故障，引發(fā)電池及電池模組熱失控?cái)U(kuò)散起火，事故產(chǎn)生的易燃易爆組分通過(guò)電纜溝進(jìn)入北樓儲(chǔ)能室并擴(kuò)散，與空氣混合形成爆炸性氣體，遇電氣火花發(fā)生爆炸。調(diào)查歷時(shí)半年之久，對(duì)事故的來(lái)龍去脈進(jìn)行了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治霾⒌贸鼋Y(jié)論，對(duì)行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展具有深刻的借鑒和指導(dǎo)意義。

今年4月14日，“儲(chǔ)能?chē)?guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì)（2021）”在北京國(guó)家會(huì)議中心隆重召開(kāi)。作為中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)最權(quán)威的產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告，《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書(shū)2021》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)白皮書(shū)）也在此次大會(huì)上公開(kāi)發(fā)布。白皮書(shū)預(yù)計(jì)，“十四五”期間，我國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)將正式跨入規(guī)?；l(fā)展階段。中國(guó)能源研究會(huì)理事長(zhǎng)史玉波在會(huì)上表示，作為儲(chǔ)能的重要表現(xiàn)形式，電化學(xué)儲(chǔ)能具有設(shè)備機(jī)動(dòng)性好、響應(yīng)速度快、能量密度高和循環(huán)效率高等優(yōu)勢(shì)，伴隨電化學(xué)成本凈增力的顯現(xiàn)，在可再生能源發(fā)展剛需下，電化學(xué)儲(chǔ)能將迎來(lái)快速發(fā)展。

根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式，電化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鋰離子電池儲(chǔ)能、鉛蓄電池儲(chǔ)能和液流電池儲(chǔ)能。其中，鋰離子電池具有循環(huán)特性好、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，是目前電化學(xué)儲(chǔ)能中主要的儲(chǔ)能方式。一些對(duì)于電力供應(yīng)要求有高質(zhì)量且供應(yīng)穩(wěn)定的行業(yè)，例如醫(yī)院、銀行、指揮控制中心、通信基站等，大多使用鋰離子電池儲(chǔ)能作為應(yīng)急UPS電源，保障供電的穩(wěn)定性。但是鋰離子電池自身也有缺點(diǎn)，安全始終是鋰離子電池儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)之一。同時(shí)，相關(guān)規(guī)程規(guī)范的缺失，也在加劇著鋰離子電池儲(chǔ)能行業(yè)的安全發(fā)展壓力。

提高電池一致性

降低事故風(fēng)險(xiǎn)

“一般來(lái)講，導(dǎo)致鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的直接原因是電池?zé)崾Э亍Ｔ斐蔁崾Э?，一方面是電芯?nèi)部本身有缺陷，例如電芯電壓不平衡，使用老化或者電芯內(nèi)產(chǎn)生枝晶現(xiàn)象從而造成短路。由此，電池組本身的BMS（電池管理系統(tǒng)）、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電芯質(zhì)量、工藝管理等都非常重要。另一方面，由外部撞擊產(chǎn)生放熱，也會(huì)導(dǎo)致熱失控?！比绻履茉磩?chuàng)新實(shí)驗(yàn)室技術(shù)總監(jiān)黃峰表示，針對(duì)鋰離子電池?zé)崾Э氐那闆r，目前國(guó)內(nèi)主流的解決方法主要是從外部保護(hù)和內(nèi)部改進(jìn)兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。外部保護(hù)主要是指系統(tǒng)方面的升級(jí)改進(jìn)，內(nèi)部改進(jìn)是指提高電池自身安全性能。

“安全預(yù)警和自動(dòng)控制是提升電池安全性的兩個(gè)主要方面。目前，大多數(shù)安全技術(shù)是基于利用多種傳感器對(duì)鋰電池的環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及分析，依據(jù)一定的運(yùn)行數(shù)字模型，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析，判斷鋰電池出現(xiàn)熱失控風(fēng)險(xiǎn)的概率，從而自動(dòng)觸發(fā)安全應(yīng)對(duì)裝置及運(yùn)營(yíng)告警，控制熱失控影響，將電池火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)降到最低?！秉S峰補(bǔ)充說(shuō)，但從根本上講，鋰離子電池?zé)崾Э睾茈y被預(yù)測(cè)。熱失控的根本原因在于電芯內(nèi)部不均衡、不一致，這會(huì)導(dǎo)致性能劣化的電池更快地衰變，甚至直接失效；也有一部分會(huì)產(chǎn)生熱失控、燃燒和爆炸。這就意味著，如果電芯內(nèi)的每一個(gè)微觀的電極材料顆粒、隔膜到宏觀的極片、殼體封裝都百分之百一致，那么所組成的電池組就會(huì)有更好的安全穩(wěn)定性。并且這個(gè)衰變到短路的過(guò)程會(huì)十分緩慢，且給出的電壓信號(hào)不明顯。通常情況下，發(fā)生事故的電池，往往是在短短的幾分鐘之內(nèi)就進(jìn)入了熱失控。事故發(fā)生后，電池幾乎全毀，事故調(diào)查困難重重，技術(shù)人員往往無(wú)法追蹤，這也讓相關(guān)研究遇到了困難。

“可以確定的是，提高電池一致性，是確保電池組安全性和可靠性的重要路徑。同時(shí)，提供外部保護(hù)的相關(guān)安全技術(shù)發(fā)展也能為預(yù)防事故發(fā)生爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。在預(yù)警技術(shù)方面，監(jiān)測(cè)電池是否泄漏氣體的傳感器，至少能夠在電池發(fā)生事故前5分鐘進(jìn)行有效預(yù)警；自毒化技術(shù)，在電池?zé)崾Э氐那捌冢陨砟軌蜥尫呕瘜W(xué)物質(zhì)，使得電池內(nèi)部鈍化，從而打斷熱失控的鏈條，避免事故發(fā)生。”黃峰說(shuō)。

就如何提升電池安全性，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司高級(jí)工程師陳小波特別強(qiáng)調(diào)了電池安全防護(hù)的生命周期，“動(dòng)力電池安全是系統(tǒng)工程，對(duì)電池的安全防護(hù)應(yīng)該是全生命周期的。電池從開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造，到售后服務(wù)再到回收再生，都存在安全風(fēng)險(xiǎn)，要想辦法規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)?！彼岢觯诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)層面，要提高安全閾值，電池包從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就要做到防水、防火、防撞、防高壓漏電，同時(shí)做到高可靠性。注重制造過(guò)程的質(zhì)量與安全管控，注重動(dòng)力電池全生命周期的安全性，例如在早期階段，需要注意軟硬件故障及工藝、生產(chǎn)層面的問(wèn)題；中期階段需要關(guān)注偶然性失效問(wèn)題，例如電芯的膨脹、低壓連接件的老化、低壓線束老化等。最后，要加強(qiáng)售后維護(hù)、安全預(yù)警與產(chǎn)品的報(bào)廢處理。

另外，電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)合理性也很重要，要考慮到建設(shè)地周?chē)臏囟燃皻夂?，同時(shí)保證變壓器、繼電器等關(guān)鍵配套設(shè)備的安裝和質(zhì)量問(wèn)題，這樣才能提升儲(chǔ)能電站整體安全環(huán)境，確保鋰離子電池儲(chǔ)能安全。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范跟上

安全發(fā)展同步

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滯后已成為影響這一產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展的主要癥結(jié)。鋰電池儲(chǔ)能行業(yè)缺乏有效的引導(dǎo)政策和激勵(lì)措施，這可能導(dǎo)致項(xiàng)目上設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單、檢驗(yàn)測(cè)試缺乏權(quán)威性統(tǒng)一性、電池安全存在隱患等問(wèn)題。

“目前，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能安全的標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)規(guī)范還是比較滯后。發(fā)生事故必須把事故的真實(shí)原因找到，針對(duì)問(wèn)題去提解決方案和整改措施。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范滯后的一部分，需要有關(guān)部門(mén)加緊研究和整改?！敝嘘P(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟常務(wù)副理事長(zhǎng)俞振華表示，從全球儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，鋰電由于在動(dòng)力電池領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特性已被行業(yè)熟知，全球新建儲(chǔ)能項(xiàng)目也基本以鋰電為主，鋰電的主流廠商在歐美市場(chǎng)保持比較低的事故率，部分項(xiàng)目的安全使用時(shí)間已經(jīng)超過(guò)8年，國(guó)外很多有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)轉(zhuǎn)化成為規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。這充分說(shuō)明雖然鋰電池存在易燃、熱失控的風(fēng)險(xiǎn)，但通過(guò)嚴(yán)格有效的管控、從安全角度提高準(zhǔn)入門(mén)檻，還是可以保障鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性。加強(qiáng)安全管理既有必要，也能夠讓產(chǎn)業(yè)發(fā)展更健康。

據(jù)了解，目前我國(guó)鋰離子電池儲(chǔ)能行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具體包括《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB51048—2014），《電化學(xué)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)通信協(xié)議》（DL/T1989—2019），《電池儲(chǔ)能功率控制系統(tǒng) 變流器 技術(shù)規(guī)范》（NB/T31016—2019），《光儲(chǔ)系統(tǒng)用功率轉(zhuǎn)換設(shè)備技術(shù)規(guī)范》（NB/T10186—2019）。

“盡管目前已頒布的標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了對(duì)電池本體的技術(shù)要求、裝備技術(shù)條件等方面的內(nèi)容，但對(duì)儲(chǔ)能電站控制保護(hù)設(shè)備基本技術(shù)條件、儲(chǔ)能電站及電池系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、儲(chǔ)能電站運(yùn)行環(huán)境要求、儲(chǔ)能電站消防安全等方面的標(biāo)準(zhǔn)仍然缺乏?！秉S峰補(bǔ)充道，“鋰離子電池儲(chǔ)能行業(yè)若要發(fā)展提速，我們認(rèn)為還應(yīng)聚焦在電池的安全性和可靠性等關(guān)鍵問(wèn)題上，加大技術(shù)路線圖的研究投入力度。”

關(guān)鍵詞： 一手抓 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 性能