Dung lượng của pin lưu trữ năng lượng ngày càng lớn hơn, làm thế nào để giải quyết rủi ro bảo mật?

Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng của đất nước tôi đã mở ra sự phát triển bùng nổ.

Để nắm bắt thị trường tốt hơn và tìm kiếm lợi ích kinh tế cao hơn, các công ty năng lượng tiếp tục tối ưu hóa cấu trúc và thiết kế của pin lưu trữ năng lượng để đạt được mật độ năng lượng lớn hơn và tuổi thọ dài hơn. Kết hợp một số công ty sản xuất lưu trữ năng lượng hàng đầu, sự phát triển của "công suất lớn" cũng đã trở thành một xu hướng quan trọng hiện nay.

Con dao ngắn nhiều lớp L500 loại pin lưu trữ năng lượng 325Ah do Honeycomb Energy sản xuất chỉ dày 21MM, mỏng hơn 2/3 so với pin lưu trữ năng lượng 280Ah;

Sản phẩm tế bào lưu trữ năng lượng 315Ah của Envision Power đã tăng mật độ năng lượng lên 11% trên cơ sở giữ nguyên kích thước;

Pin lưu trữ năng lượng quy mô lớn 320Ah do Penghui Energy sản xuất có công suất tăng 14%;

EVE Lithium Energy đã ra mắt pin lưu trữ năng lượng dung lượng cực lớn 560Ah và một pin duy nhất có thể lưu trữ năng lượng 1.792kWh;

Tuy nhiên, dung lượng lớn cũng mở ra những thách thức mới cho sự phát triển của pin lưu trữ năng lượng.

Khi dung lượng tăng lên, mật độ năng lượng bên trong pin cũng tăng tương ứng, dẫn đến năng lượng giải phóng cao hơn và rủi ro an toàn nghiêm trọng hơn.

Trong những năm gần đây, các vụ cháy nổ trong các nhà máy điện lưu trữ năng lượng liên tục xảy ra và các trường hợp nghiêm trọng thậm chí có thể gây thương vong cho nhân viên. An ninh của các hệ thống lưu trữ năng lượng luôn là một chủ đề được quan tâm.

Tại Hội nghị trao đổi quốc tế về pin và phương tiện năng lượng mới lần thứ 4 (CIBF2023 Thâm Quyến), Ouyang Minggao, một học giả của Viện Khoa học Trung Quốc, cho biết rằng pin lithium iron phosphate thường được coi là tương đối an toàn và điều này đúng đối với lithium nhỏ về bản chất là pin sắt photphat. Tuy nhiên, đối với pin dung lượng lớn, nhiệt độ bên trong có thể vượt quá 800 độ, vượt quá nhiệt độ phân hủy của cực âm lithium iron phosphate.

Đối với pin cỡ nhỏ, do có phản ứng dây chuyền ở giữa nên có vách ngăn, vật liệu điện cực dương về cơ bản không bị phân hủy cho đến khi nhiệt độ trên 500 độ nên pin cỡ nhỏ không nằm trong phạm vi này. Tuy nhiên, dung lượng của pin có thể đạt tới 700-900 độ và nó có thể xuyên qua và vượt qua dải phân cách, gây ra sự phân hủy vật liệu điện cực dương. Pin lưu trữ năng lượng hiện tại về cơ bản là hơn 300 ampe giờ (Ah), điều này vẫn rất nguy hiểm.

Một mặt, cần phải mở rộng công suất và giảm chi phí, mặt khác, cần phải duy trì rủi ro bảo mật. Làm thế nào để cân bằng cả hai?

Ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng rất coi trọng sự an toàn của pin

Trong khi các nhà máy điện lưu trữ năng lượng đang phát triển theo hướng công suất lớn, an toàn lưu trữ năng lượng và phòng chống cháy nổ cũng sẽ phải đối mặt với các thử nghiệm khắc nghiệt hơn. An toàn là điểm mấu chốt cho sự phát triển của ngành lưu trữ năng lượng.

Theo thống kê của Liên minh Công nghệ Công nghiệp Lưu trữ Năng lượng Zhongguancun, kể từ năm 2011, đã có hơn 70 vụ tai nạn về an toàn lưu trữ năng lượng trên toàn thế giới. Vào năm 2022, sẽ có 17 vụ tai nạn lưu trữ năng lượng trên toàn thế giới, không bao gồm lưu trữ hộ gia đình.

Viện Nghiên cứu Điện lực Trung Quốc đã chỉ ra trong báo cáo phân tích tai nạn rằng có hai nguyên nhân chính dẫn đến vụ nổ trạm năng lượng: một mặt, nguyên nhân sâu xa dẫn đến quá trình cháy và nổ pin lithium-ion là do sự thoát nhiệt. của pin. Ví dụ, không thể đảm bảo an toàn và chất lượng của pin lưu trữ năng lượng. chạy trốn nhiệt; mặt khác, BMS, PCS, máy biến áp và thiết bị bảo vệ rơle liên quan và thiết bị liên lạc có trong hệ thống lưu trữ năng lượng pin có thể có lỗi về chất lượng, quy trình lắp đặt và vận hành không theo tiêu chuẩn, cài đặt không hợp lý và cách điện không đủ. , trực tiếp hoặc gián tiếp gây ra các vấn đề về an toàn trong hệ thống lưu trữ năng lượng.

Trong trường hợp xảy ra tai nạn, ngoài các nguy cơ do cháy nổ gây ra, các hóa chất độc hại cũng có thể được giải phóng để gây ra các nguy cơ hóa học, và thậm chí các nguy cơ về điện hoặc nguy cơ vật lý có thể xảy ra khi nhân viên liên quan sửa chữa hoặc cứu hộ hệ thống lưu trữ năng lượng . .

Nhu cầu kiểm soát nhiệt độ lưu trữ năng lượng và phòng cháy chữa cháy đã tăng lên. Phiên bản 2014 của tiêu chuẩn quốc gia "Quy tắc thiết kế các nhà máy điện lưu trữ năng lượng điện hóa" đã gặp khó khăn trong việc đáp ứng sự phát triển nhanh chóng của các yêu cầu an toàn lưu trữ năng lượng. Ngoài các tiêu chuẩn quốc gia, chỉ có một số tiêu chuẩn doanh nghiệp, tiêu chuẩn nhóm, tiêu chuẩn địa phương, tiêu chuẩn Mỹ NFPA855, UL9540, v.v. Các tiêu chuẩn an toàn lưu trữ năng lượng vẫn cần phải được quy định thêm.

Tiêu chuẩn quốc gia mới về an toàn lưu trữ năng lượng GB/T 42288-2022 "Quy định an toàn cho các nhà máy điện lưu trữ năng lượng điện hóa" đã được Cục quản lý nhà nước về quản lý thị trường (Ủy ban tiêu chuẩn) phê duyệt và sẽ chính thức được triển khai vào tháng 7 năm nay. Các tiêu chuẩn an toàn lưu trữ năng lượng đang dần được cải thiện và trở nên nghiêm ngặt hơn, tiến tới tiêu chuẩn hóa, Một giai đoạn phát triển quy mô lớn mới.

Do các vụ tai nạn thường xuyên của các nhà máy điện lưu trữ năng lượng, các tiêu chuẩn an toàn lưu trữ năng lượng của đất nước tôi đang tiến gần hơn đến các tiêu chuẩn toàn cầu, đồng thời không ngừng cải thiện và trở nên nghiêm ngặt hơn. Tầm quan trọng của các hệ thống kiểm soát nhiệt độ và phòng cháy chữa cháy dự trữ năng lượng dự kiến ​​sẽ tăng lên đáng kể và dự kiến ​​sẽ mở ra sự phát triển hơn nữa.

Làm thế nào các nhà máy điện lưu trữ năng lượng có thể an toàn hơn?

Yang Yusheng, một học giả của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc, tin rằng hiện tại, pin năng lượng cao như pin ba lớp niken cao không nên là trọng tâm của sự phát triển và không chắc chắn về sự thành công của pin trạng thái rắn. . Hiện tại, có vẻ như pin lithium iron phosphate có độ an toàn cao và tuổi thọ dài. Nó không sử dụng các kim loại như niken hoặc coban. Nó có thể trở thành lực lượng chính, nhưng nó phải tiếp tục cải thiện hiệu suất chi phí.

Theo Huidong, chuyên gia chính của Viện Nghiên cứu Điện lực Trung Quốc, về mặt lý thuyết, lithium iron phosphate không an toàn tuyệt đối, nhưng tương đối an toàn. Các tai nạn về an toàn của các nhà máy điện lưu trữ năng lượng đã thấy cho đến nay thường xảy ra khi cảnh báo sớm bị thiếu hoặc chậm trễ. Ngoài ra, các biện pháp phòng cháy chữa cháy hiện có không được thiết lập để chữa cháy, và cuối cùng biến thành các vụ tai nạn nghiêm trọng.

Theo thống kê chưa đầy đủ của cơ sở dữ liệu lưu trữ năng lượng toàn cầu CNESA, sẽ có nhiều vụ tai nạn pin lithium-ion ba bên vào năm 2021-2022, nhưng các dự án pin ba bên hiếm khi được sử dụng trong hai năm qua và về cơ bản chúng là các dự án trước đó. Có 6 thùng lithium iron phosphate, 1 ắc quy axit-chì, các loại ắc quy còn lại chưa rõ chủng loại.

Tất nhiên, với vị trí quan trọng của lưu trữ năng lượng trong mục tiêu "carbon kép" và số lượng dự án được đưa vào hoạt động ngày càng tăng, việc giám sát an toàn lưu trữ năng lượng và các nghiên cứu liên quan cũng ngày càng được quan tâm nhiều hơn.

Viện sĩ Ouyang Minggao gần đây cho biết chỉ số phát nổ của lithium iron phosphate trong pin dung lượng lớn gấp đôi so với pin ternary.

Trước nhiều lộ trình công nghệ lưu trữ năng lượng, nhiều chuyên gia cho rằng, mặc dù hiện tại có rất nhiều lộ trình công nghệ pin nhưng những công nghệ hiện có này sẽ không phải là lộ trình chủ đạo trong tương lai và các công nghệ đột phá chắc chắn sẽ xuất hiện trong tương lai.

Trong tương lai, mục tiêu của công nghệ lưu trữ năng lượng điện hóa là "chi phí thấp, tuổi thọ cao, độ an toàn cao và tái chế dễ dàng", đang chờ đợi sự đổi mới đột phá và đột phá trong công nghệ.

Để cải thiện sự an toàn của các nhà máy điện lưu trữ năng lượng, một loạt các biện pháp cần được thực hiện:

Trước hết, cần tăng cường xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, bao gồm giám sát theo thời gian thực các thông số như nhiệt độ, điện áp, dòng điện và áp suất của các nhà máy điện lưu trữ năng lượng để đảm bảo có thể phát hiện và xử lý các nguy cơ tiềm ẩn về an toàn. đáp ứng một cách kịp thời. Thứ hai, do tính đặc thù của các nhà máy điện lưu trữ năng lượng, các biện pháp phòng cháy chữa cháy đặc biệt và kế hoạch khẩn cấp được thiết lập để đối phó với các trường hợp khẩn cấp như hỏa hoạn. Ngoài ra, hãy chú ý đến thiết kế và quy trình của hệ thống pin, áp dụng vật liệu cách nhiệt tiên tiến và công nghệ tản nhiệt, kiểm soát hiệu quả nhiệt độ và giải phóng năng lượng của pin, đồng thời giảm thiểu các nguy cơ tiềm ẩn về an toàn. Đồng thời,

Tổng cục Năng lượng quốc gia cũng cho biết cần tăng cường nghiệm thu nối lưới. Các doanh nghiệp lưới điện cần tích cực hợp tác đấu nối và nghiệm thu các nhà máy điện tích trữ năng lượng điện hóa, ngăn chặn tình trạng “kết nối lưới yếu” đối với các nhà máy điện không đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn kỹ thuật đấu nối lưới quốc gia (ngành). Kế hoạch vận hành lập lịch phải được tối ưu hóa và khoảng thời gian lập lịch an toàn của nhà máy điện phải được chỉ định trong thỏa thuận lập lịch kết nối lưới và được thực hiện nghiêm túc.