當(dāng)前，大型能源項目開發(fā)商、采購電力的公用事業(yè)都高度關(guān)注大規(guī)模的可再生能源項目（如風(fēng)能和太陽能）。這些項目有利于多元化發(fā)展，在合適的情況下，這些項目比化石燃料發(fā)電更加經(jīng)濟(jì)。事實上，即使采用相對昂貴的電池儲能作為備用，它們的成本仍然可控，勝過其他選項。最典型的例子是NextEra最近承諾為西部農(nóng)民電力合作社（WFEC）建立一個700MW的風(fēng)能/太陽能/電池儲能項目[1]。表面上，開發(fā)商精心策劃項目，老練的電力買家承諾從這個以儲能為賣點的項目中購買平穩(wěn)輸出，但這是否意味著與大規(guī)模電池儲能相關(guān)的技術(shù)風(fēng)險已得到解決？

本文來源：輸配電世界 微信公眾號 ID：td-world

19世紀(jì)初人類發(fā)明了電池，因此我們已經(jīng)用了200多年的時間來研究和完善電池的基本屬性，例如循環(huán)壽命、效率、生命周期成本、能量密度以及涉及健康和安全問題——火災(zāi)風(fēng)險和排放的有害氣體。當(dāng)今電網(wǎng)儲能應(yīng)用的許多電池技術(shù)多數(shù)也是成熟技術(shù)，很多已經(jīng)使用了大約20年，只是作為大規(guī)模電網(wǎng)儲能應(yīng)用的時間較短。大容量儲能領(lǐng)域中最突出的電池類別包括固態(tài)電池和液流電池。鋰離子（Li-ion）和鈉硫（NaS）是典型的固態(tài)電池，現(xiàn)在用于大規(guī)模的電網(wǎng)應(yīng)用。氧化還原液流電池（RFB）是最常見的液流電池形態(tài)，據(jù)儲能協(xié)會的說法，液流電池適用于額定功率從幾十千瓦到幾十兆瓦不等且存儲時間為2到10小時的應(yīng)用場景。

現(xiàn)在我們每天都能獲得有關(guān)電力交易市場的新聞報道，住宅、商業(yè)和工業(yè)設(shè)施中的儲能系統(tǒng)應(yīng)用正在快速增長。某些領(lǐng)域的增長實際上比相關(guān)官方標(biāo)準(zhǔn)的制定還要快，這些標(biāo)準(zhǔn)包括負(fù)責(zé)確保安全的設(shè)計指南，特別針對在涉及住宅和公共場所（例如商業(yè)場所）的儲能應(yīng)用。我們都聽說過配備電池的平衡車以及便攜式計算機(jī)、手機(jī)和電動汽車（EV）發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸。因此，當(dāng)我們開始在家庭和企業(yè)中批量接入電池系統(tǒng)，并計劃在家庭和公共場所連接電動汽車并為其例行充電時，首先我們要確保火災(zāi)不是最普遍的威脅。

值得慶幸的是，這些問題得到了美國國家消防協(xié)會（NFPA）的充分關(guān)注。某些NFPA標(biāo)準(zhǔn)與儲能相關(guān)，包括NFPA 110，應(yīng)急和備用電源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)[2]以及NFPA 111，電儲能應(yīng)急和備用電源系統(tǒng)[3]。此外，NFPA正在開發(fā)NFPA 855（儲能系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)）[4]。該組織還提供有關(guān)如何處理光伏（PV）和儲能消防的基礎(chǔ)培訓(xùn)，并參與相關(guān)領(lǐng)域的研究[5]。

在某些行業(yè)的儲能部署中，世界上的其他地區(qū)可能領(lǐng)先于美國。即使在正在快速部署的國家，也有跡象表明所有已知缺陷并未得到解決。據(jù)報告，2018年韓國有23個電池儲能裝置發(fā)生了火災(zāi)。雖然沒有提供正式報告，但從公用事業(yè)和工業(yè)系統(tǒng)事故調(diào)查中獲得的可用信息表明，許多事故的安裝和電池管理系統(tǒng)不當(dāng)。政府要求將儲能退出運(yùn)行，直到調(diào)查結(jié)束為止。（中國國家電網(wǎng)公司似乎也暫停或暫緩了電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模儲能項目。）

美國有記錄的大規(guī)模電網(wǎng)儲能事故要少于韓國，但并非沒有。在美國的儲能設(shè)施中，至少發(fā)生了三起與電池有關(guān)的大火。2012年，一場大火燒毀了夏威夷卡胡庫風(fēng)電場的15MW電池儲能設(shè)施。該設(shè)施在大火發(fā)生前，分別于2011年和2012年發(fā)生了幾次小事故。火災(zāi)歸因于電池充電系統(tǒng)中的電容器和逆變器故障。

亞利桑那州公共服務(wù)（APS）于2019年4月在2MW的鋰離子存儲系統(tǒng)上發(fā)生了火災(zāi)和爆炸。變電站中安裝的由Fluence公司提供的電池系統(tǒng)用來幫助平衡本地電網(wǎng)中太陽能發(fā)電的變化。事故原因仍在調(diào)查中。APS還經(jīng)歷了2012年的一次電池大火，最早Electrovaya為Flagstaff的變電站提供的1.5MW系統(tǒng)。盡管發(fā)生了這些不幸事故，APS仍致力于執(zhí)行今年早些時候，2月份火災(zāi)發(fā)生前，宣布的計劃——在未來幾年中部署850MW電池儲能。


2017年5月拍攝的這張照片由亞利桑那州公共服務(wù)部門提供，顯示了亞利桑那州公共服務(wù)部門在亞利桑那州Buckeye附近建設(shè)的Festival Ranch 2MW儲能系統(tǒng)。2019年4月，一組相同的電池組著火爆炸，大火導(dǎo)致八名消防員和一名警察受傷送醫(yī)。因此，公用事業(yè)為大型電池儲能的指數(shù)增長需要做更充分的準(zhǔn)備以應(yīng)對可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)和風(fēng)險。圖片來源：亞利桑那州公共服務(wù)，美聯(lián)社

在韓國出現(xiàn)的問題集中在鋰離子技術(shù)之后，NFPA一直將重點放在電池行業(yè)，甚至引起了電池行業(yè)的關(guān)注，因為主要是由于價格下降，鋰離子技術(shù)已成為廣泛應(yīng)用的首選技術(shù)。報告顯示，過去五年來，鋰離子電池成本下降了70％以上[6]，并且有望繼續(xù)下降。原因包括制造商的快速增長和更具成本效益的新型電池化學(xué)。這兩個事實都是樂觀的原因，也是隨著越來越多的公用事業(yè)和其他用戶采用電池儲能技術(shù)而獲得持續(xù)高度關(guān)注的原因。

電力行業(yè)電池儲能項目披露的迅速增加表明公用事業(yè)、項目開發(fā)商和投資者已經(jīng)對項目風(fēng)險有所了解。這種信任可能是由于：像DNV-GL這樣的公司對新應(yīng)用和化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)證；使用通過質(zhì)保涵蓋有缺陷產(chǎn)品的商業(yè)策略；要求總包商（EPC）打包儲能項目的建設(shè)和運(yùn)營；更復(fù)雜的儲能系統(tǒng)監(jiān)視、控制和維護(hù)設(shè)計。無論使用何種風(fēng)險緩解措施，當(dāng)下隨著我們對迅速發(fā)展的電池儲能技術(shù)和經(jīng)驗上的積累，電力行業(yè)還需要時刻保持警惕。其他關(guān)于電池儲能安全的公眾教育和宣傳也是有價值的。

參考文獻(xiàn)：

[1] https://www.greentechmedia.com/articles/read/nextera-inks-even-bigger-windsolarstorage-deal-with-oklahoma-cooperative#gs.3xwyl7

[2] https://www.nfpa.org/codes-and-standards/all-codes-and-standards/list-of-codes-and-standards/detail?code=110

[3] https://www.nfpa.org/codes-and-standards/all-codes-and-standards/list-of-codes-and-standards/detail?code=111

[4] https://www.nfpa.org/codes-and-standards/all-codes-and-standards/list-of-codes-and-standards/detail?code=855

[5] https://www.nfpa.org/News-and-Research/Resources/Emergency-Responders/High-risk-hazards/Energy-Storage-Systems

[6] https://www.bloomberg.com/press-releases/2019-08-06/navigant-research-report-shows-lithium-ion-battery-prices-are-expected-to-fall-at-an-average-annual-rate-of-6-5-for-the-next

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The power industry needs to remain vigilant as we gain experience with the rapidly evolving ESS technologies now on the scene.

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David Shadle | Sep 18, 2019