近日,据美国媒体报道,当地时间5月14日晚,位于美国加利福尼亚州的Gateaway储能电站发生火灾,加州消防局出动40名消防员和5辆消防车处置火情。截至5月21日下午,Gateaway储能电站经历两次复燃,起火已持续6日。
Gateaway储能电站装机规模250MW/250MWh,2020年8月19日并网时曾是世界最大的电池储能项目。
当下,新型储能正在全球高速增长,中国是世界最大的储能市场。中关村储能产业技术联盟数据显示,2023年中国新增投运新型储能装机规模21.5 GW/46.6 GWh,占全球新增装机接近50%,其中锂电储能占比97%。
Gateaway储能电站发生事故,引发行业内外高度关注,储能安全再次成为焦点。5月23日,就加州Gateaway储能电站事故及储能安全话题,远景集团高级副总裁、远景储能总裁田庆军接受了多家媒体的联合采访。
问:本次加州储能电站火灾事件,您分析原因是什么?
田庆军:原因主要有三个。
首先,储能安全核心还是电芯的问题。根据报道,发生火灾的加州储能电站在电芯上选择的是LG的三元锂电池,三元锂电池在热失控及热管理上不如磷酸铁锂。三元锂电池发生着火甚至爆炸的案例,其实在全球是屡见不鲜的,这也不是第一次了。
其次,这个储能电站的安全设计以及热失控管理上存在缺陷,包括安全设计、线缆布放等也存在许多问题。Gateway储能电站采用建筑式叠层布局,大容量电池集中在密闭空间里,一旦消防药剂用尽,只能向内部加水,或者从外部喷水。而且它的整个监控系统也是失效的,里面的环境完全是不可见、不可控的,造成了整个系统的复燃,甚至扩散,所以持续时间比较长。
第三,加州储能电站运行维护的手段比较单一,存在盲点。当时的智能化程度也不高,设计方面没做到位,预警方面也没做好。
问:三元锂电池跟磷酸铁锂电池相比,在安全方面有很大的差距吗?
田庆军:从实验室的数据来看,磷酸铁锂的安全性高于三元锂。三元锂电池组的热失控温度在120℃—140℃之间,而磷酸铁锂的温度在250℃—300℃之间。除了热失控温度较磷酸铁锂低以外,三元锂电池组燃烧后会释放出大量的氢气、氧气等易燃气体。磷酸铁锂电池燃烧后并不会产生助燃剂氧气,因此只需要采取易于操作的方式隔绝空气即可控制。
问:加州这个储能电站运行了四年。通常,电芯的使用周期多长?多久需要进行更换?
田庆军:中国这种集中式的大储,包括新能源配储,也就最近这几年才刚开始,新技术还没有得到全生命周期的验证。但是从目前的设计以及实验室的理论数据来看,是可以做到十年以上的。而且现在的循环次数越来越大,对电芯的质量要求也是越来越高。我们有信心,未来可以做到像风光资产寿命一样,做到二十年,这也是我们行业的发展目标。
问:这次加州的事件,对国内同行有何启示?
田庆军:整个电化学储能的安全是可管可控的,没有大家想象得那么夸张。现在一说锂电池电站,好像就是一个巨大的隐患,不是的,它完全可以从设计的角度进行控制和管理。
首先,从电芯的设计和制造维度,提升电芯本质安全。
第二,电芯集成后到了Pack设计的维度,也是有办法的。比如,远景在电芯之间增加安全隔离垫,加气溶胶,确保单颗电芯一旦热失控以后不蔓延,把它阻隔掉。只要把空气隔绝掉,就可以控制住。
第三,电气设计上,确保在各种外部短路情况下能够及时保护整个系统不受干扰。
第四,保障机械冲击下的安全,比如有坍塌或倒机柜的情况,在这种机械冲击下也能够保证它的安全。
第五,消防设计上可以做到Pack级的消防,这也是现在国家提倡的消防等级。另外,通过人工智能等方式,可以提前进行感知,从而精准灭火,而不是大面积灭火。
第六,监控。这次美国的失火,也是因为运行、维护有很大的问题,他们的监控系统不够智能,包括一些预警系统,都做得不好。如果在这些方面能够提前进行识别,也可以解决很多安全隐患。从这些维度,可以全方位保证整个储能系统的安全。
问:在火灾发生时有什么反应机制可以应对?
田庆军:远景储能目前有电芯级、pack级、以及系统级共三层消防系统。如果是单颗电芯热失控,我们会通过智能监控发现以后换单颗电芯,相当于拿一些气溶胶把它隔离住,整体地换掉就可以了。如果到了Pack级,自动消防就启动了,及时把它阻隔掉,不会影响到整体系统的安全,换Pack就可以了。如果到整个系统层面,我们有另外的消防系统,保证它不会影响周边失火或对电网造成冲击,这是我们做的三重消防。
问:这一事件您认为什么关注度这么高?
田庆军:就像刚才我讲的,磷酸铁锂的储能系统,它的安全性是可防可控的,没有那么夸张。但为什么现在大家比较担心?第一,因为这两年的技术进步比较快,前几年上马的一些东西,在消防和预防方面的确做得不好,包括电芯质量,在设计上做得也不够好,这会带来一定的隐患。第二,这个行业快速爆发以后,有很多行业外跨界过来的,或者是原来一些很小的企业,迅速在资本的推动下就做起来了,导致这些产品、技术质量良莠不齐。再加上过去几年好多电站没有被调用,都是作为新能源强配的,它的风险还没有释放出来,这些确实对国内是比较大的隐患。
但是未来,这个行业大家有这个能力,也有这个义务,可以做好安全的可防可控,这个是没问题的。
风电、光伏行业每年也有很多问题,这是行业在成长和发展过程中必然要付出的代价和交的学费。只要我们能妥善处理,只要我们有解决方案,保证它未来不再触发,我觉得这个行业未来就是有机会的,我们就应该给予它更多的耐心。
问:对于国内老旧的存量电站在管理上有何建议?
田庆军:自查自纠是十分有必要的。特别是那些投运了三年以上的储能电站、非磷酸铁锂技术路线的电站,还有一些原来新能源强配的,没有被调用的电站,建议各个投资方或资产拥有方做一次全面的检查,防患于未然。这对行业未来的发展也是有意义的,通过对过去的老旧产品、投运产品进行回溯,对未来新产品的开发也会有指导价值。
问:锂电始终会有热失控的风险,是不是全钒液流电池、钠电这种相对安全的路线,在接下来会脱颖而出?
田庆军:首先,我从来不认为锂电池是唯一的储能路线。我多次在公开场合说过,我非常支持“百花齐放”,各种技术路线,各种形式的储能都可以去发展,在一些细分领域里它们都有市场。
但从目前的技术进步、商业成熟度、成本方面综合考虑,我认为锂电池储能在相当长一段时间里还是主流。其他技术路线和其他形式的储能,还需要很长时间去追赶它,这是我的判断。我们不能因噎废食,不能因为某个储能电站有安全问题,就认为这个技术没有未来。我们刚开始用天然气的时候,也会觉得它不安全,现在你还会觉得天然气不安全吗?我们完全可以通过技术手段,来解决安全问题。
问:国内、海外的储能产品在全生命周期管理上有什么区别?
田庆军:海外大部分项目都需要全生命周期提供服务,在生命周期之内电站的所有问题要兜底处理,安全也是其中之一。国内的质保期一般在3—5年,最长的有7年的。一旦过了这个周期,资产就交给了购买方,设备提供方不再承担产品质量带来的经济损失和风险。所以从这个角度来说,国内外的差异还是非常大的。
只有真正在储能技术和研发上持续投入、在行业里深耕的企业,才能和它的合作伙伴长期共存,才能承担起这些客户和合作伙伴所赋予他们的职责,比如全生命周期的安全和运行,甚至包括未来电力市场的交易,也可以由设备供应商提供服务,这为行业回归良性发展,向头部聚集,通过优胜劣汰来筛掉劣质企业是有好处的。
消息来源:视知产研院

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