Kapasiteten til energilagringsbatterier blir større og større, hvordan løser man sikkerhetsrisikoen?

De siste årene har mitt lands energilagringsindustri innledet eksplosiv vekst.

For å bedre gripe markedet og søke høyere økonomiske fordeler, fortsetter energiselskapene å optimalisere strukturen og utformingen av energilagringsbatterier for å oppnå større energitetthet og lengre levetid. Ved å kombinere noen ledende produksjonsbedrifter for energilagring, har utviklingen av "stor kapasitet" også blitt en viktig trend for tiden.

Den laminerte korte kniven L500 type 325Ah energilagringsbatteri produsert av Honeycomb Energy er bare 21MM tykk, som er 2/3 tynnere enn 280Ah energilagringsbatteriet;

315Ah energilagringscelleproduktet til Envision Power har økt energitettheten med 11 % på grunnlag av å holde størrelsen uendret;

320Ah storskala energilagringsbatteri produsert av Penghui Energy har en enkelt kapasitetsøkning på 14 %;

EVE Lithium Energy har lansert en 560Ah ultra-stor kapasitet energilagringscelle, og et enkelt batteri kan lagre 1.792kWh energi;

Den store kapasiteten innleder imidlertid også nye utfordringer for utvikling av energilagringsbatterier.

Når kapasiteten øker, øker også energitettheten inne i batteriet tilsvarende, noe som fører til høyere energifrigjøring og alvorligere sikkerhetsrisiko.

De siste årene har det fra tid til annen forekommet branner og eksplosjoner i energilagre kraftverk, og alvorlige tilfeller kan til og med føre til skader hos ansatte. Sikkerheten til energilagringssystemer har alltid vært et tema for bekymring.

På den fjerde New Energy Vehicle and Power Battery (CIBF2023 Shenzhen) internasjonale utvekslingskonferanse sa Ouyang Minggao, en akademiker ved det kinesiske vitenskapsakademiet, at litiumjernfosfatbatterier generelt anses å være relativt trygge, og dette er sant for lite litium jernfosfatbatterier i hovedsak. For et batteri med stor kapasitet kan imidlertid den interne temperaturen overstige 800 grader, noe som overstiger nedbrytningstemperaturen til litiumjernfosfatkatoden.

For små batterier, fordi det er en kjedereaksjon i midten, er det en skillevegg, og det positive elektrodematerialet brytes i utgangspunktet ikke ned før det er over 500 grader, så små batterier er ikke i dette området. Batterikapasiteten kan imidlertid nå 700-900 grader, og den kan bryte gjennom og krysse separatoren og forårsake nedbrytning av det positive elektrodematerialet. De nåværende energilagringsbatteriene er i utgangspunktet mer enn 300 amperetimer (Ah), noe som fortsatt er svært farlig.

På den ene siden er det nødvendig å utvide kapasiteten og redusere kostnadene, og på den andre siden er det nødvendig å opprettholde bunnlinjen av sikkerhetsrisikoer. Hvordan balansere de to?

Energilagringsindustrien legger stor vekt på batterisikkerhet

Mens energilagringskraftverk utvikler seg mot stor kapasitet, vil energilagringssikkerhet og brannvern også stå overfor strengere tester. Sikkerhet er bunnlinjen for utviklingen av energilagringsindustrien.

I følge statistikk fra Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance har det siden 2011 vært mer enn 70 sikkerhetsulykker med energilagring over hele verden. I 2022 vil det være 17 energilagringsulykker på verdensbasis, unntatt husholdningslagring.

China Electric Power Research Institute påpekte i ulykkesanalyserapporten at det er to hovedårsaker til eksplosjonen av energistasjonen: på den ene siden er grunnårsaken til forbrenningen og eksplosjonen av litiumion-batteriet den termiske rømningen av batteriet. For eksempel kan sikkerheten og kvaliteten til energilagringsbatteriet ikke garanteres. Termisk runaway; på den annen side kan BMS, PCS, transformator og relatert relébeskyttelsesutstyr og kommunikasjonsutstyr som er inkludert i batterienergilagringssystemet ha kvalitetsfeil, ikke-standard installasjon og igangkjøringsprosess, urimelige innstillinger og utilstrekkelig isolasjon. , direkte eller indirekte forårsake sikkerhetsproblemer i energilagringssystemet.

I tilfelle en ulykke, i tillegg til farene forårsaket av selve brannen og eksplosjonen, kan giftige kjemikalier også frigjøres for å forårsake kjemiske farer, og til og med elektriske farer eller fysiske farer kan oppstå når relevant personell reparerer eller redder energilagringssystemet . .

Etterspørselen etter energilagringstemperaturkontroll og brannbeskyttelse har økt. 2014-utgaven av den nasjonale standarden "Code for Design of Electrochemical Energy Storage Power Stations" har vært vanskelig å møte den raske utviklingen av sikkerhetskrav for energilagring. I tillegg til de nasjonale standardene er det kun noen bedriftsstandarder, gruppestandarder, lokale standarder, amerikanske standarder NFPA855, UL9540 osv. som referanser. Sikkerhetsstandarder for energilagring må fortsatt reguleres ytterligere.

Den nye nasjonale standarden for energilagringssikkerhet GB/T 42288-2022 «Sikkerhetsforskrifter for elektrokjemiske energilagringskraftverk» ble godkjent av Statens administrasjon for markedsregulering (Standardkomiteen) og skal offisielt implementeres i juli i år. Sikkerhetsstandardene for energilagring forbedres gradvis og blir strengere, og beveger seg mot standardisering , Et nytt stadium av storskala utvikling.

På grunn av de hyppige ulykkene med kraftverk for energilagring, beveger mitt lands sikkerhetsstandarder for energilagring seg nærmere globale standarder, og blir stadig bedre og strengere. Betydningen av brannsikring og temperaturkontrollsystemer for energilagring forventes å øke betydelig, og forventes å innlede videre utvikling.

Hvordan kan energilagringskraftverk være tryggere?

Yang Yusheng, en akademiker ved det kinesiske ingeniørakademiet, mener at høyenergibatterier som høy-nikkel ternære batterier for tiden ikke bør være fokus for utviklingen, og det er usikkerhet om suksessen til hel-solid-state batterier . For tiden ser det ut til at litiumjernfosfatbatteri har høy sikkerhet og lang levetid. Den bruker ikke metaller som nikkel eller kobolt. Det kan bli hovedkraften, men det må fortsette å forbedre kostnadsytelsen.

I følge Huidong, sjefseksperten ved China Electric Power Research Institute, er litiumjernfosfat teoretisk sett ikke helt trygt, men relativt trygt. Sikkerhetsulykkene ved energilagringskraftverk som er sett så langt oppstår ofte når det tidlige varselet mangler eller henger etter. I tillegg er de eksisterende brannsikringstiltakene ikke konfigurert for brann, og blir etter hvert til alvorlige ulykker.

I følge den ufullstendige statistikken til CNESA globale energilagringsdatabasen, vil det være mange ternære litiumionbatteriulykker i 2021-2022, men de ternære batteriprosjektene er sjelden brukt de siste to årene, og de er i utgangspunktet tidligere prosjekter. Det er 6 tilfeller av litiumjernfosfat, 1 blybatteri, og de resterende batteritypene er ukjente.

Med nøkkelposisjonen til energilagring i "dobbeltkarbon"-målet og økningen i antall prosjekter som settes i drift, får også sikkerhetstilsyn med energilagring og relatert forskning mer og mer oppmerksomhet.

Akademiker Ouyang Minggao sa nylig at eksplosjonsindeksen for litiumjernfosfat i batterier med stor kapasitet er dobbelt så stor som for ternære batterier.

I møte med mange ruter for energilagringsteknologi, sa mange eksperter at selv om det er mange batteriteknologiruter for tiden, vil disse eksisterende teknologiene ikke være den vanlige ruten i fremtiden, og forstyrrende teknologier vil definitivt dukke opp i fremtiden.

I fremtiden er målet for elektrokjemisk energilagringsteknologi "lav kostnad, lang levetid, høy sikkerhet og enkel resirkulering", som venter på forstyrrende innovasjon og gjennombrudd innen teknologi.

For å forbedre sikkerheten til energilagringskraftverk, må en rekke tiltak iverksettes:

Først av alt bør konstruksjonen av et tidlig varslingssystem styrkes, inkludert sanntidsovervåking av parametere som temperatur, spenning, strøm og trykk i energilagringskraftverk, for å sikre at potensielle sikkerhetsrisikoer kan oppdages og svarte på i tide. For det andre, med tanke på det spesielle ved energilagringskraftverk, etableres det spesielle brannverntiltak og beredskapsplaner for å håndtere nødssituasjoner som branner. Vær i tillegg oppmerksom på utformingen og prosessen til batterisystemet, ta i bruk avanserte varmeisolasjonsmaterialer og varmeavledningsteknologi, kontroller effektivt batteriets temperatur og energifrigjøring og reduser potensielle sikkerhetsfarer. Samtidig,

Energiverket uttalte også at det er nødvendig å styrke netttilknyttet aksept. Kraftnettbedrifter bør aktivt samarbeide med netttilknytning og aksept av elektrokjemiske energilagre kraftstasjoner, og hindre «syk nettforbindelse» for kraftstasjoner som ikke oppfyller kravene i nasjonale (industri) nettilknytning tekniske standarder. Planleggingsdriftsplanen bør optimaliseres, og det sikre planleggingsintervallet til kraftstasjonen bør spesifiseres i den netttilkoblede planleggingsavtalen og implementeres strengt.