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儲(chǔ)能如何跨越安全和成本兩道坎

來源:全球起重機(jī)械網(wǎng)??人氣:2553
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 長時(shí)儲(chǔ)能的安置,是新式電力體系建造的要害。儲(chǔ)能要走規(guī)劃化、產(chǎn)業(yè)化、商場(chǎng)化之路,一方面需要鼓舞不同技能道路的競賽,另一方面,高安全、低本錢、可繼續(xù)則是一起方針。

可再生能源繼續(xù)添加,全球都在加速布局儲(chǔ)能,以平抑新能源添加帶來的電力間歇性以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
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除了跟電網(wǎng)匹配的大型儲(chǔ)能,跟著商場(chǎng)主體不斷尋求低碳的腳步,儲(chǔ)能產(chǎn)品正逐漸走入工廠。在美國、日本、德國等地,儲(chǔ)能產(chǎn)品已走入家庭。

新式電力體系的建造,要害在于長時(shí)儲(chǔ)能的安置,而儲(chǔ)能的規(guī)劃化和產(chǎn)業(yè)化,安全和低本錢是要害。

在我國,近期也不斷出臺(tái)方針,促進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)能的開展,并對(duì)相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)提出要求。

本年2月,國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《“十四五”新式儲(chǔ)能開展實(shí)施方案》,清晰除抽水蓄能以外的其他一切儲(chǔ)能技能和形式,即新式儲(chǔ)能,到2025年儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)劃化開展階段、具備大規(guī)劃商業(yè)化使用條件。

5月,國家能源局綜合司發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全辦理的告訴》,從電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全辦理、電站規(guī)劃規(guī)劃安全辦理、做好電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)備選型、嚴(yán)厲電化學(xué)儲(chǔ)能電站施工檢驗(yàn)等七個(gè)方面對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全提出了具體措施。

6月29日,國家能源局又發(fā)布《避免電力生產(chǎn)事端的二十五項(xiàng)要點(diǎn)要求(2022年版)(征求定見稿)》。

《定見稿》針對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)事端防范,提出了詳細(xì)要求,包含:

1)中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池,不宜選用梯次運(yùn)用動(dòng)力電池;

2)選用梯次運(yùn)用動(dòng)力電池時(shí),應(yīng)進(jìn)行一致性挑選并結(jié)合溯源數(shù)據(jù)進(jìn)行安全評(píng)估;

3)鋰離子電池設(shè)備間應(yīng)單層安置,宜選用預(yù)制艙式。站房式鋰離子電池設(shè)備間,單個(gè)防火分區(qū)電池容量不宜超越6MWh;超越6MWh時(shí),室內(nèi)應(yīng)設(shè)置固定主動(dòng)救活體系;

……

雖然跟電站匹配的中大型儲(chǔ)能方法有很多種,包含以抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能為主的機(jī)械儲(chǔ)能,電磁儲(chǔ)能,電化學(xué)儲(chǔ)能等,但國家接連針對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能做出要求,這次干脆把三元鋰電池、鈉硫電池踢出中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站之列,說明方針制定者把儲(chǔ)能設(shè)備的安全性放在首位考慮。

一方面電化學(xué)儲(chǔ)能不受自然條件影響,具有能量密度高、工作電壓大、循環(huán)壽命長、充電速度快等的特色,可以比較方便安置;另一方面,電化學(xué)自身就會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng),一旦出了毛病,不易熄滅。從全球看,雖然儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)與技能日益成熟,但跟電化學(xué)儲(chǔ)能相關(guān)的火災(zāi)事端仍無法逃過。

2018~2021年間,全球儲(chǔ)能體系火災(zāi)事端次數(shù)日益,期間光韓國就累計(jì)27起,最令人震驚。

2019年4月,美國亞利桑那州儲(chǔ)能火災(zāi),造成四名消防員受傷;2021年北京大紅門儲(chǔ)能電站起火爆破,一名值勤電工罹難、二名消防員逝世、一名消防員受傷;2021年7月底,在澳大利亞維多利亞州世界上最大的電池基地之一的特斯拉Megapack儲(chǔ)能體系產(chǎn)生爆燃,延燒了四天;本年3月底,我國臺(tái)灣龍井儲(chǔ)能案場(chǎng)也產(chǎn)生失火意外……

不論是全球主要儲(chǔ)能體系運(yùn)用的三元鋰電池,或是我國現(xiàn)在主力的磷酸鐵鋰電池,儲(chǔ)能體系都必須回歸到最底子的安全,才是開展的柱石。

01美韓經(jīng)歷:儲(chǔ)能安全需繼續(xù)健全標(biāo)準(zhǔn)

電化學(xué)儲(chǔ)能體系內(nèi)有上百至上萬顆的電池,一旦起火,處理難度很高,也或許延燒擴(kuò)展,因而,除了儲(chǔ)能產(chǎn)品自身合格、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和辦理非常重要外,還必須調(diào)配消防標(biāo)準(zhǔn),才能有用下降危險(xiǎn)。

這方面,可參考和學(xué)習(xí)美國、韓國等國的標(biāo)準(zhǔn)。

儲(chǔ)能失火經(jīng)歷沉痛的韓國,于2018年公告鋰離子電池儲(chǔ)能體系防火安全指引(KFS412),之后接連于2019年、2020年發(fā)布調(diào)查報(bào)告。經(jīng)過一連串控制,2020年與2021年韓國關(guān)于儲(chǔ)能的事端果然大幅下降。

不過,本年韓國儲(chǔ)能火災(zāi)再度添加,5月,韓國能源部發(fā)布新一輪的儲(chǔ)能體系安全措施,從約束電池荷電、定時(shí)查看等地方加強(qiáng)防護(hù)。

美國的儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)來源較早,2014年民間檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室UL發(fā)布全球第一個(gè)儲(chǔ)能體系安全標(biāo)準(zhǔn)(UL9540)。《世界消防標(biāo)準(zhǔn)》(IFC)2018版本也納入儲(chǔ)能消防規(guī)則。2019年NFPA(美國消防協(xié)會(huì))再提出定置型儲(chǔ)能體系安裝標(biāo)準(zhǔn)(NFPA855)。

到本年,這些標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)仍繼續(xù)更新,各州則依當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)選用。

美國的UL9540標(biāo)準(zhǔn),是把儲(chǔ)能產(chǎn)品安規(guī)跟儲(chǔ)能消防標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分開來,要點(diǎn)不盡相同。產(chǎn)品安規(guī)是對(duì)儲(chǔ)能體系自身的檢測(cè),檢測(cè)項(xiàng)目包含電力、機(jī)械、流體、環(huán)境等。消防標(biāo)準(zhǔn)則為下降災(zāi)害規(guī)劃,包含儲(chǔ)能柜的能量約束、與鄰柜的安全距離,消防設(shè)備、供水、火災(zāi)偵測(cè)等項(xiàng)目。

UL于2014年發(fā)布UL9540,也是全球第一個(gè)儲(chǔ)能體系安全標(biāo)準(zhǔn)。UL是美國的安全檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室,非屬官方、也非強(qiáng)制性,但其影響力不容小覷。例如,Amazon美國站從2018年起下架未獲得UL認(rèn)證的車充、電池及充電器等產(chǎn)品,作為其網(wǎng)站上電子產(chǎn)品的安全把關(guān)。

一套儲(chǔ)能體系由電池芯、模塊、電池辦理、電力轉(zhuǎn)換等子體系組成,UL對(duì)各子體系都有不同的認(rèn)證方法。

其間,UL9540所指的是全體完成后的“儲(chǔ)能體系”的安全標(biāo)準(zhǔn)。不過,要獲得這項(xiàng)認(rèn)證,不僅要經(jīng)過體系測(cè)試,從一開端的規(guī)劃到各子體系的運(yùn)用也須全面檢視,包括面完好,因而被視為最嚴(yán)厲的儲(chǔ)能體系認(rèn)證。

02高安全和低本錢是電化學(xué)儲(chǔ)能未來

對(duì)我國來說,新式儲(chǔ)能的開展空間非常廣闊。中科院電工研究所儲(chǔ)能技能研究組組長陳永翀說,雖然我國的儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)劃世界第一,但儲(chǔ)能與風(fēng)電光伏新能源裝機(jī)規(guī)劃的份額(簡稱“儲(chǔ)新比”)不到7%;相對(duì)而言,其他國家和地區(qū)的平均儲(chǔ)新比已達(dá)15.8%。

跟著新能源發(fā)電規(guī)劃的快速添加,我國儲(chǔ)新比還有很大的增加空間。

電池儲(chǔ)能體系集成、安全防護(hù)等技能不斷升級(jí),液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能等長時(shí)儲(chǔ)能技能不斷打破,得到了越來越多的本錢和商場(chǎng)認(rèn)可,產(chǎn)能和項(xiàng)目規(guī)劃都在緊鑼密鼓進(jìn)行中。

據(jù)高工鋰電不完全計(jì)算,2022年開年以來,國內(nèi)投擴(kuò)建儲(chǔ)能項(xiàng)目觸及金額達(dá)540.44億元,觸及規(guī)劃超81GWh。

在整個(gè)儲(chǔ)能商場(chǎng)規(guī)劃不斷擴(kuò)展的布景下,跟著電化學(xué)儲(chǔ)能技能的不斷進(jìn)步,使用本錢快快速下降,其規(guī)劃也大幅提高。其間,現(xiàn)在建造的新式儲(chǔ)能項(xiàng)目80%以上都是鋰離子電池,占比最高;其他類型,例如液流電池、鉛酸電池、儲(chǔ)熱蓄冷等占比較小。

近5年,鋰電池能量密度提高了1倍以上、循環(huán)壽命提高了2至3倍、使用本錢下降超越60%。

但讓業(yè)界擔(dān)憂的是,最近由于原資料價(jià)格維持高位,導(dǎo)致儲(chǔ)能本錢不斷上升。儲(chǔ)能電池的本錢占整個(gè)儲(chǔ)能體系本錢的50%以上,上游原資料價(jià)格的繼續(xù)走高,導(dǎo)致下游儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)本錢進(jìn)一步承壓。

2月,鋰電池上游原資料價(jià)格維持高位,導(dǎo)致四大要害資料價(jià)格難降。其間,磷酸鐵鋰資料均價(jià)達(dá)16-17萬元/噸,負(fù)極資料均價(jià)達(dá)3.5-4.8萬元/噸,9μm濕法隔膜均價(jià)達(dá)1.3-1.55元/平方米,電解液均價(jià)達(dá)10-12.05萬元/噸。

儲(chǔ)能體系本錢的上升,導(dǎo)致儲(chǔ)能項(xiàng)目中標(biāo)價(jià)格上漲。依據(jù)高工鋰電計(jì)算的招投標(biāo)價(jià)格來看,2月儲(chǔ)能體系價(jià)格最低為1.41元/Wh,最高達(dá)到1.97元/Wh;現(xiàn)在儲(chǔ)能體系的平均價(jià)格已經(jīng)上漲到1.8元/瓦時(shí),相比于2021年的1.5元/瓦時(shí),上漲了20%。

不僅如此,加大安全投入也會(huì)添加儲(chǔ)能項(xiàng)目本錢。

為此,專家建議,要加速建立新式儲(chǔ)能價(jià)格等本錢引導(dǎo)機(jī)制。當(dāng)時(shí)有關(guān)部門已出臺(tái)加速推動(dòng)新式儲(chǔ)能開展的輔導(dǎo)定見、“十四五”實(shí)施方案等,鼓舞儲(chǔ)能項(xiàng)目經(jīng)過電力商場(chǎng)引導(dǎo)本錢、獲取收益。但現(xiàn)在參加商場(chǎng)的準(zhǔn)入條件、買賣機(jī)制等細(xì)則沒有清晰,各側(cè)儲(chǔ)能缺乏成熟的商業(yè)模式,企業(yè)安裝儲(chǔ)能的積極性并不高。

國網(wǎng)能源研究院新能源與計(jì)算研究所副所長黃碧斌建議,國家應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能參加商場(chǎng)機(jī)制,完善電網(wǎng)側(cè)替代性儲(chǔ)能價(jià)格引導(dǎo)機(jī)制,完善峰谷電價(jià)、尖峰電價(jià)方針,優(yōu)化峰谷電價(jià)價(jià)差,為用戶側(cè)儲(chǔ)能開展發(fā)明空間。

總之,儲(chǔ)能要走規(guī)劃化、產(chǎn)業(yè)化、商場(chǎng)化之路,一方面需要鼓舞不同技能道路的競賽,另一方面,高安全、低本錢、可繼續(xù)則是一起方針。環(huán)球零碳

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儲(chǔ)能

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