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储能电池质量问题突出,安全性拷问电池储能产业
http://www.31spcar.com 2020-07-15 13:36:44 中国能源报

  电池储能行业正处在十字路口,向前,全环节严格有效执行标准,储能行业将健康持续发展;向后,不执行标准,储能行业将继续呈现低价低质、“两眼一抹黑”的恶性发展局面;向左,事后执行标准,储能行业将陷入进退两难的境地;向右,事前执行标准,事中事后“放水”,则漏洞百出,蝼蚁之穴溃千里之堤。

  时有发生的火灾事故将处于产业“风口”的储能一次次推向舆论的“风口浪尖”。在此背景下,电池安全性已成为储能行业发展面临的瓶颈之一。

  对于标准应用刚刚起步,产品质量与安全仍有诸多不完善的储能产业来说,如何才能持续发展?

  日前,业内人士接受本报记者采访时指出,我国储能行业正处于发展的十字路口,建议对电化学储能实行全链条全环节闭环管理,严格执行国家标准,促进储能行业持续健康发展。

  储能电池质量问题突出

  中国电科院电池储能技术检测部主任官亦标近日在“储能百家讲堂”线上交流中表示,除抽水蓄能外,电化学储能项目占比最大,是储能行业发展的主攻方向,其中,锂离子电池储能是发展最快的电化学储能技术。

  锂离子电池储能快速发展中不容忽视的问题是,产品质量和安全。“目前,我国投运的未依据储能相关标准进行全环节检验的锂离子电池储能电站在实际可用容量、能量效率、寿命、安全、关键控制参数等方面存在模糊地带。电池性能指标不明确、有效信息不足、信息不对称,甚至信息不真实。”官亦标直言,“从标准认定的角度来说,现阶段所谓的低成本是没有质量和安全的低成本。”

  首先,储能电池容量不达标屡见不鲜。在中国电科院开展的试验检测工作实践中,经常会遇到电池容量实测值达不到型式试验认定的额定值的情况,电池容量虚标虚报是普遍现象。

  其次,储能电池寿命不达标现象也较为常见。“从系统实际运行寿命角度看,通常供应商承诺系统10年内电池容量保持率不低于80%,但在实际应用中,实际运行设定值远低于承诺的额定值,造成的客观事实是额定条件下的寿命难以达标。”官亦标表示,从电池单体寿命试验角度看,以通常承诺的按动力电池测试方法可循环4000次的电池为例,按照储能电池标准测试实际只能达到2000次左右。寿命验证是个长期过程,有些提供6000次甚至7000次寿命的第三方测试报告难以采信。

  除了上述问题外,还存在储能电池关键控制参数更改随意的问题。储能系统运行过程中经常发生电池电压、温度频繁报警等现象,导致系统出现保护性停机,供应商未遵循技术标准要求以及双方技术约定随意更改电池关键控制参数,比如,功率、电压限值、温度限值等,而关键控制参数的随意更改会直接影响电池系统的实际可用容量、安全与寿命。

  在官亦标看来,未经标准严格检验的储能电站安全隐患较大。国内外均发生过燃烧事故,如韩国主要采用三元电池建设储能电站,1.7%的投运电站发生过燃烧事故,国内投运的三元电池和磷酸铁锂电池储能电站也发生过燃烧事故。

  此外,在电池管理系统测试中,通常存在测量精度、电磁兼容、耐湿热等性能不达标情况;在储能系统并网测试中,通常存在有功功率调节能力、低电压穿越能力、额定能量及能量效率等性能不达标情况。

  储能技术标准未严格有效执行

  既然存在上述诸多问题,是否意味着当前电池储能技术路线行不通?

  “并非电池储能技术不行,而是没有将技术潜力正确引导出来。”官亦标认为,电池储能经过国家层面大规模示范应用,通过了功能验证,规模化商业应用验证了磷酸铁锂、钛酸锂等电池技术路线的可行性,储能电池国标型式试验结果表明主流产品性能完全能够达到标准要求,部分产品性能远超国标要求。“问题的根源在于储能技术标准未严格有效执行。”

  官亦标所说的技术标准未严格有效执行,其根源是用户对电池技术特性认识不深入、供需双方未充分理解储能电池与动力电池差异、未全环节严格遵循标准要求并传导至产品设计制造。

  比如,储能电池与动力电池在应用需求、测试评价方法、关键技术性能、安全要求、标准适用、技术管理模式等方面均存在巨大差异。电力储能应用更关注电池的高安全、长寿命、低成本等,对安全性极度敏感;而电动汽车应用更关注电池的高能量密度、大容量单体、高倍率、宽温度范围等,安全可靠性问题影响有限。在热失控安全性方面,动力电池仅关注系统层级,要求的是逃生时间,而储能电池直接关注电池单体及模块本体层级,要求不起火不爆炸;由于用户主体差异,电动汽车动力电池的应用管理呈现分散的发散式管理,而电力储能电池应用管理属于集中的收敛式管理,动力电池行业的应用管理经验不适用于储能行业,长期以来对电池储能设备的监管没有严格有效地执行储能标准,也没有实现事前、事中、事后全环节闭环管理,这为电池储能电站的安全可靠和高效稳定运行带来巨大隐患。

  标准未严格有效执行的另一个原因是,用户及相关方对储能技术标准的理解不全面,片面强调某方面的指标,对标准断章取义、避重就轻,未充分考虑并重视标准中各项参数及各项性能之间的关联性和复杂性。

  设置储能电站运行安全底线

  解决储能电池安全风险问题,目前主要手段是主动降容降参数使用,虽然这对安全事故和容量衰减可起到一定延缓作用,但是牺牲了实际可用容量和用户权益。那么,如何有效解决储能电池应用痛点?

  官亦标提出,强化对电池单体、电池模块热特性的检测评价,从根源上为储能电站的安全运行设置安全底线。例如,安全测试一票否决,从根源上为储能电池规模化应用设置安全准入门槛。

  “不限制电池的技术类型和技术特点,任意充放电时长的电池技术体系均可以同台竞技,在都满足技术标准要求以及用户现场边界条件的前提下,最终通过经济性来竞争。”官亦标认为,电池储能标准中设定了电池单体、电池模块、电池族、电池系统递进的产品层级,对它们分别进行测试评价既相对独立又互为补充,形成了一个有机整体,便于各相关方充分获取信息,保证各个产品层级的关键控制参数以及性能逐级有效传递,并符合正确的逻辑关系,呈现给用户的信息充足有效、清晰明了,拒绝模糊地带和投机取巧。

  另外,由于电池的特殊性,对其质量好坏的评判严重依赖于统一的测试条件以及体系化的实测数据,因此,只有实行全环节的技术管理才能实现对电池质量和安全的有效把控。除了将型式试验报告和性能评价证书作为技术评判依据纳入储能设备采购的事前监管统一要求外,进一步将电池到货抽检和系统并网检测纳入事中监管流程、将系统运行过程中的实际充放电能量和能量效率的运行考核检测纳入事后监管流程,对涉及到电网运行的电网侧、电源侧、用户侧储能设备实行全链条全环节闭环管理,对电池储能设备的质量与安全进行专业权威的全面技术监督检验,才能保障接入电网的储能设备安全可靠地发挥其既定功能和性能,才能引导储能行业走向严格执行储能标准的规范化健康可持续发展之路,对于整个电池储能产业来说,才能从根本上扭转“劣币驱逐良币”的发展态势。

  储能接入电网后便成为电网运行的重要主体,无论储能投资运营主体是谁,电网事实上承担着储能设备并网接入的责任,若没有提前形成一整套强制性的质量与安全技术监督管理要求,大量低价低质储能设备的接入将为电网安全生产运行带来巨大的潜在隐患。

  官亦标直言:“电池储能行业正处在十字路口,向前,全环节严格有效执行标准,储能行业将健康持续发展;向后,不执行标准,储能行业将继续呈现低价低质、两眼一抹黑的恶性发展局面;向左,事后执行标准,储能行业将陷入进退两难的境地;向右,事前执行标准,事中事后‘放水’,则漏洞百出,蝼蚁之穴溃千里之堤。”

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