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由行業(yè)專家組成的一個討論小組探討了電池儲能系統(tǒng)的安全性以及如何將鋰離子電池儲能系統(tǒng)安全地部署到城市環(huán)境中。較新的電池儲能系統(tǒng)采用了最新技術以確保安全。在城市環(huán)境中部署電池儲能系統(tǒng)需要更加周全地考慮安全性問題。

據(jù)外媒報道，在日前由Solar Media主辦的美國2021年儲能峰會上，由行業(yè)專家組成的一個討論小組探討了電池儲能系統(tǒng)的安全性以及如何將鋰離子電池儲能系統(tǒng)安全地部署到城市環(huán)境中。小組成員并指出，儲能行業(yè)應該做好應對鋰離子電池系統(tǒng)故障的充分準備，以使電池單元的熱失控不會引起火災或爆炸。

討論小組成員之一、美國西北太平洋國家實驗室技術顧問Matthew Paiss說：“如果熱失控事件可以預見，那么就可以預防電池火災事件。”Paiss曾是一名消防專家，曾任職于各種安全法規(guī)和標準制定技術委員會。
雖然一些專家表示，每1000萬個電池中可能只會有一個發(fā)生故障，但目前的儲能系統(tǒng)的部署規(guī)模越來越大，采用的電池也越來越多，發(fā)生故障的可能性也隨之增加。與此同時，采用的電池也越來越大，因此如果電解液等活性物質(zhì)著火，就會產(chǎn)生更多的易燃氣體。

Onnerud表示，由于這種氣體爆炸和火勢蔓延起的火災是難以接受的。電池的設計應為發(fā)生熱失控故障做好準備，以便可以從容地處理這些故障。

Cadenza Innovation公司已經(jīng)在紐約電力管理局（NYPA）的總部部署了基于其Supercell架構的電池儲能系統(tǒng)試點項目。紐約電力管理局是一家公共電力組織，為紐約州的電力負荷提供約25％的電力。參加了討論小組的紐約電力管理局研發(fā)工程師Steven Wilkie表示，與在更偏遠或農(nóng)村地區(qū)安裝電池儲能系統(tǒng)相比，在城市環(huán)境中部署電池儲能系統(tǒng)需要更加周全地考慮安全性問題。

儲能開發(fā)商需要將風險與儲能部署的迫切需求進行權衡。例如，紐約電力管理局（NYPA）正在市區(qū)的高層建筑附近部署一個電池儲能項目。因此，公用事業(yè)公司必須考慮可能需要添加哪些附加系統(tǒng)或功能，以確保建筑物內(nèi)的居民安全，以及即使發(fā)生小事故是否需要撤離等事項。

Wilkie指出，更廣泛地說，如果發(fā)現(xiàn)異常情況（例如熱失控），則需要制定預期的響應程序和計劃。需要從部署電池儲能系統(tǒng)的用戶角度來研究與當?shù)叵啦块T的合作，在任何給定情況下該如何做，并使用正確的監(jiān)測儀器和設備。

　風險預防的許多方面

紐約電力管理局（NYPA）認識到電池在某些情況下可能會發(fā)生熱失控，并且應該能夠有效應對。電池儲能系統(tǒng)內(nèi)部的噴淋系統(tǒng)應對此有效進行處理，其中包括用于防止可燃氣體積聚而爆燃的通風系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)。他說，將良好的電池管理系統(tǒng)與一定程度的人工通風措施相結合，可以減少電池儲能系統(tǒng)爆炸的危險，這是希望避免或顯著降低電池火災的措施。

大型公用事業(yè)和能源控股廠商杜克能源公司儲能業(yè)務負責人Jay Sadler表示，對于杜克能源公司來說，該公司已經(jīng)開始在農(nóng)村地區(qū)部署儲能系統(tǒng)，但越來越多的儲能系統(tǒng)將部署城市環(huán)境中，這需要根據(jù)具體情況評估風險。

與此同時，需要盡可能降低風險。杜克能源公司正在實施Wilkie提到的所有安全技術，無論是在農(nóng)村還是城市地區(qū)。Sadler說，“電池儲能系統(tǒng)需要采用更嚴格的運營標準。如果能迅速檢測到電池逸出的氣體，那么就降低起火和爆炸的可能性。”他表示，該公司所使用的安全技術包括Li-Ion Tamer氣體檢測系統(tǒng)。

風險管理的另一個方面是，電池儲能系統(tǒng)能夠以保守的方式運行。杜克能源公司對其部署的電池儲能系統(tǒng)中的電池的充電狀態(tài)進行監(jiān)控和限制。為了降低風險，即使電池制造商聲稱他們的電池能夠在5％的電量狀態(tài)下運行，杜克能源公司的運營團隊也只將電量降低到15％，這就是Jay Sadler所稱的“標準化”措施之一。

與此同時，電池儲能系統(tǒng)需要良好的維護，例如定期清理電池儲能系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的過濾器。但是，從成本角度來看面臨的一個問題是，較新的電池儲能系統(tǒng)采用了最新技術以確保安全，很多老舊的電池儲能系統(tǒng)并沒有采用。Sadler表示，將這些新技術應用在這些老舊電池儲能系統(tǒng)在成本上并不劃算。他說，目前缺乏簡單的解決方案來確保緊急響應人員能夠安全地處理這些電池儲能系統(tǒng)的任何問題，這一差距引發(fā)了一些擔憂。

美國桑迪亞國家實驗室首席技術官Josh Lamb博士表示，任何儲能技術始終存在固有的風險，尤其是隨著技術的進步和能量密度的提高，越來越多的能量被容納到體積越來越小的電池產(chǎn)品設備中。他說，“任何電池都有重大風險，因此我們應該了解如何安全處理火災。”

對于美國桑迪亞國家實驗室團隊來說，目前面臨的一個挑戰(zhàn)是，雖然可以測試電池或儲能系統(tǒng)出問題時會發(fā)生什么，但很難評估在現(xiàn)場出現(xiàn)問題的可能性。Lamb說，這使得很難向最終用戶說明將面臨的風險。

Cadenza Innovation的Per Onnerud表示，在安全教育方面，儲能行業(yè)仍然存在一些差距，而且這種差距還涉及安全測試。例如，穿刺測試（將釘子釘進鋰電池以引起熱失控）被認為是對電池的主要安全性和故障測試之一。

但是，穿刺測試的目的是模擬在電池單元級別發(fā)生內(nèi)部短路（熱失控的主要原因之一）時出現(xiàn)的情況。如果電池生產(chǎn)廠商知道如何規(guī)避或減輕穿刺測試的影響，則這種測試就不能很好地衡量電池對內(nèi)部短路的反應。

研究機構還制定了其他測試標準，例如美國國家可再生能源實驗室（NREL）使用內(nèi)部短路裝置，該裝置使用熔化的蠟加熱電池從而產(chǎn)生短路，Onnerud說，“這是我們希望在電池行業(yè)中看到的測試類型。”

Onnerud提到的另一個安全教育差距是，磷酸鐵鋰（LFP）電池化學通常被認為比鎳錳鈷（NMC）和其他類型的電池更安全，并且在某種程度上說，它具有較高的溫度耐受性和耐濫用性，但是仍然含有可產(chǎn)生爆炸性氣體的活性電解質(zhì)材料。在城市環(huán)境中，確保這些氣體逸出或被充分稀釋而不會造成太大的風險，將是安全使用電池儲能系統(tǒng)的一個主要考慮因素。

Onnerud表示，電池儲能行業(yè)非常重視安全性，并且其標準和規(guī)范正在迅速發(fā)展。他說，鋰離子電池儲能系統(tǒng)肯定比核能發(fā)電更加安全。美國西北太平洋國家實驗室技術顧問Matthew Paiss指出，高速行駛的攜帶燃料的汽車很可能不符合安全規(guī)定，但并不影響其廣泛應用，電池儲能系統(tǒng)也是如此，只是需要加強安全性。

Per Onnerud說，“盡管可能還會有其他選擇，但目前鋰離子電池是我們可以采用的成本最低的儲能技術。隨著人類面臨氣候變化的緊迫性，化石燃料的能源轉(zhuǎn)型必須迅速進行。鋰離子電池已經(jīng)并且將繼續(xù)是這一轉(zhuǎn)型的關鍵部分。”

他表示，從測試的透明度、開發(fā)更好的安全設備、與消防部門和其他機構的合作來看，所有這些措施對于加強安全性至關重要。此外，美國消防協(xié)會的NFPA 855等規(guī)范和標準需要在全國范圍內(nèi)實施，以確保電池儲能系統(tǒng)的最佳安全實踐的統(tǒng)一性。
原標題：儲能行業(yè)如何為應對鋰離子電池系統(tǒng)熱失控故障做好準備？