2023年9月18日，美國加利福尼亞州圣地亞哥縣北部的Valley Center儲能項目發(fā)生電池儲能單元起火事件，緊鄰事故現場四分之一英里范圍內的住戶和企業(yè)已進行了疏散，同時，距離現場半英里內的人們被要求就地避難。
9月24日，奧地利阿爾塔奇的一個花園避難所的光伏電池儲能裝置起火，避難所和一棟附屬建筑完全被火焰吞沒。
9月27日，德國埃倫弗里德斯多夫一戶儲系統(tǒng)起火，有兩人受傷入院，附近的一條高速公路不得不關閉，
9月29日，由于光伏儲能設施的鋰電池發(fā)生爆炸，法國Saint-Esprit的Peter Maillet區(qū)一養(yǎng)雞場發(fā)生火災。事故還造成附近數百戶家庭的房屋受損，經濟損失達百萬歐元。
……
據不完全統(tǒng)計，僅9月下半月，全球就發(fā)生了8起儲能系統(tǒng)起火及爆炸事故。接連不斷的儲能電池起火事件，讓儲能安全警鐘再次拉響。
安全是對儲能電池最核心的要求
回顧國內，在雙碳目標指引下，綠色高質量發(fā)展理念已深入人心，新能源產業(yè)得到高速發(fā)展，與之配套使用的儲能設施正在大量建設。
新能源具有隨機性、波動性和間歇性等特點，例如太陽能光照強度會受到時段、季節(jié)、天氣的影響，風的速度和方向則隨時可能發(fā)生變化，這些因素都會造成新能源發(fā)電的不穩(wěn)定。
高比例的使用新能源發(fā)電，如果發(fā)電量與實際用電需求不一致，無論是輸送電壓超過電網的可接受能力，還是供電不足影響電網頻率，都會造成電網負荷波動，影響供電安全。
過去，新能源發(fā)電占比不高，這一問題不突出。進入到2023年，我國新能源發(fā)電占比已超過16%，在國家能源結構中占據相當比例，并且還在持續(xù)上升，這就需要全國范圍內大量配置儲能。在新能源發(fā)電量高于用電需求時，將多余的電量儲存起來備用;當新能源發(fā)電不足時，再將先前儲存的電量補充輸送進入電網，以此來保障新能源高速發(fā)展下電網的正常運行。
近年來，各級政府都在積極推動儲能的發(fā)展。2021年至今，全國共有26個省份發(fā)布了新能源配置儲能的政策。
然而，國內外屢見不鮮的儲能設施起火事故，讓政府部門與新能源電站對儲能電池的安全引起了高度重視，要求儲能產品不僅要滿足本征安全，0起火，0爆炸的特點，還要能夠在各種運行條件下保持穩(wěn)定的輸出，可有效地平抑電網波動，提高電網的供電質量和穩(wěn)定性。
中央也多次強調儲能設施建設對能源安全的重要性。2022 年 5月，國家能源局發(fā)布《加強電化學儲能電站安全管理的通知》，在設備選型上，強調選擇“安全、可靠、環(huán)保的產品”。
本征安全，液流電池為儲能需求量身定制
然而，目前市場使用較多的鋰電池卻無法在儲能的安全性上滿足需求。
儲能需要的是本征安全的產品，即在元素特性、產品運行原理等源頭上都能確保100%安全，不需要后期再通過溫度檢測、斷電保護等被動手段來提升產品安全性的儲能電池。
就鋰電池來看，“鋰”是一種比較“暴躁”的金屬，隨著含量的提升，安全性風險就越大。尤其是鋰電池在充放電過程容易形成鋰枝晶，導致短路，產生大量的熱，燒壞隔膜。高溫也會使電解液分解成氣體，當壓力過大時，電芯就會爆炸。
較差的安全性導致鋰電池爆炸事故頻發(fā)，所以鋰電池不具備本征安全的屬性。
根據美國消防協會(NFPA)的實驗，鋰電池燃燒時，電池外部最高溫度可達283-1090℃，電池內部的溫度可達572-1121℃，如此高的溫度足以引燃其他鋰離子電池和可燃材料，產生更大的火災。鋰離子電池火災撲救是世界性難題，目前尚無有效手段。
2022年6月底，國家能源局綜合司發(fā)布《防止電力生產事故的二十五項重點要求(征求意見稿)》，規(guī)定中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池，且不宜選用梯次利用的動力電池。
為此，行業(yè)一直在探尋能確保絕對安全，更適合儲能需求的技術路徑。采用水系電解液，具有本征安全屬性的液流電池，逐漸站到了聚光燈下。
液流電池為何能做到本征安全?
首先，液流電池用水作為電解液溶劑，水本身不可燃，并可阻燃，所以電解液也沒有燃燒爆炸的風險，因此具有本征安全的屬性。
其次，從運行原理上來看，液流電池的電解液，儲存在電池堆外的罐中。充放電時，正負極電解質會分別從循環(huán)泵進入電池堆，發(fā)生氧化反應，反應完成后，電解液會被重新泵回罐體中，照此循環(huán)往復，直到反應完全。由于電化學反應和整個充放電過程，都是在水性的條件下發(fā)生，沒有燃燒爆炸的風險，可確保絕對安全。
液流電池在運行過程中不會產生有害物質，不會對人體造成傷害，其電解液可以通過回收和處理實現再利用，符合環(huán)保要求。
此外，根據一些已投用的液流電池的技術參數來看，其使用壽命長達25年，在100% DOD(100%深度放電)下充放電循環(huán)超過30,000次。而一般的鋰電池，充放次數多在5000次-8000次，使用壽命僅有5-7年，與液流電池相比差距明顯。
在使用場景方面，液流電池是一種符合大規(guī)模長時儲能需求的技術。其不僅本征安全，且具有選址靈活、易部署的優(yōu)勢，不受地理環(huán)境的影響，可以充分賦能儲能系統(tǒng)集成商、風光電站、數據中心、5G基站等終端用戶的多場景需求。
2023全速突圍，液流電池邁向產業(yè)化
目前，在液流電池賽道中包括多種技術路線：全釩、鋅鐵、鐵鉻、全鐵等。2023年以來，液流電池已進入產能、技術全速發(fā)展期。
據不完全統(tǒng)計,僅今年3-6月,國內在建及規(guī)劃液流電池產線便超過9條,產能規(guī)劃合計超過8.2GW。
2023年8月，星辰新能打造的全自動全釩液流工廠正式竣工,計劃9月初投產。
同年10月，緯景儲能宣布，其位于珠海的“超G工廠”投產，年產能超6吉瓦時，這是全球首個產能達到吉瓦級的液流電池工廠，標志著行業(yè)進入了大規(guī)模生產階段。
與此同時，國內簽約的液流電池項目明顯變多，規(guī)模上也呈現出變大趨勢。日前，中核匯能宣布采購1吉瓦時的全釩液流儲能系統(tǒng)集采;10月，國家電投也發(fā)布了1吉瓦時的液流電池集采;同月，大連融科儲能中標湖南懷化市麻陽縣100兆瓦/400兆瓦時全釩液流儲能電站項目。
在新能源電站運營方看來，安全性是其選擇儲能產品的首要考慮因素。此外，電站還希望儲能產品有可擴展性和可維護性，并且儲能度電成本要合理，能確保電站配儲后可實現收益。
綜合來看，液流電池在各種儲能路徑中優(yōu)勢明顯，正在發(fā)展成為構建新型電力系統(tǒng)和推動能源結構轉型優(yōu)化的關鍵技術。
可以預見，未來隨著風光等新能源占比提升，電網調節(jié)壓力增大，儲能將成為新能源并網標配，將有越來越多的新能源電站選擇使用液流電池配儲。而在液流電池的助力下，我國能源將進一步向綠色低碳轉型，經濟社會也將迎來更高質量發(fā)展。
評論