今年以來，儲(chǔ)能事故數(shù)量似有攀升之勢(shì)。尤為值得注意的是，以往儲(chǔ)能安全事故往往發(fā)生于戶外場(chǎng)所，而今年的儲(chǔ)能之火燃到了運(yùn)輸車輛、工廠廠房。隨著更多儲(chǔ)能應(yīng)用在城市、人員密集場(chǎng)所，令業(yè)內(nèi)對(duì)于儲(chǔ)能安全的思考重新回歸本源：是否有更安全的技術(shù)可以替代當(dāng)前鋰電池？

part.1

儲(chǔ)能事故轉(zhuǎn)向電池工廠

未來電芯技術(shù)引發(fā)關(guān)注

今年以來多地發(fā)生了鋰電池工廠著火事故。近日，廣東佛山某鋰電池廠視頻顯示，電池冒煙到爆炸僅有90秒，即使人員**時(shí)間采取措施，仍未阻止火勢(shì)蔓延。韓國華城電池廠大火更是釀成23人遇難慘烈悲劇?？梢?，傳統(tǒng)鋰電池安全和滅火仍存在較大挑戰(zhàn)。也許，我們應(yīng)該換個(gè)思路尋找適配儲(chǔ)能需求的技術(shù)路線。

（韓國華城電池廠事故，圖源海外媒體）

從儲(chǔ)能安全發(fā)生的根本原因來看，傳統(tǒng)磷酸鐵鋰的石墨負(fù)極會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶，可能引發(fā)內(nèi)短路繼而熱失控起火，而且石墨具有可燃性可能加速火勢(shì)蔓延。也正因如此，今年業(yè)內(nèi)外對(duì)于固態(tài)電池技術(shù)極為關(guān)注。

不過也正如寧德時(shí)代曾毓群所述，固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展仍未成熟，商業(yè)化仍面臨挑戰(zhàn)，真正規(guī)?；瘧?yīng)用可能還要等2027年前后。相對(duì)而言，鈦酸鋰作為已經(jīng)成熟的技術(shù)手段，不失為一種有效的替代方案。

在鈦酸鋰電池結(jié)構(gòu)中，鈦酸鋰作為負(fù)極材料，具有穩(wěn)定的三維晶體結(jié)構(gòu)，其電位相對(duì)于鋰金屬更高，即使在充電后期、低溫或高倍率狀態(tài)下，也很難達(dá)到還原為金屬鋰，因而幾乎不會(huì)析鋰或形成鋰枝晶。

很多儲(chǔ)能項(xiàng)目或電動(dòng)汽車的火災(zāi)案例中，其實(shí)都和鋰電池充放過程、使用條件相關(guān)，過充導(dǎo)致電壓超過設(shè)計(jì)能力會(huì)造成內(nèi)短路引發(fā)火災(zāi)，過放也會(huì)導(dǎo)致電芯內(nèi)部失衡帶來安全威脅。但相對(duì)而言，鈦酸鋰電池本身具有自我保護(hù)功能，在發(fā)生短路時(shí)可由導(dǎo)電相變?yōu)楦咦柘啵?*程度上抑制熱失控，并**降低起火或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

另外，今年以來美國發(fā)生了多起電池運(yùn)輸車輛側(cè)翻起火事故，造成重要道路嚴(yán)重?fù)矶??？梢?，外力?duì)鋰電池也存在較大安全威脅。今年7月正式發(fā)布的儲(chǔ)能鋰電池安全強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB 44240-2024明確，鋰電池需經(jīng)過各類機(jī)械外力嚴(yán)格測(cè)試，且保證不起火、不爆炸、不漏液。尤其在針刺這一電池“傳統(tǒng)藝能”項(xiàng)目中，以往磷酸鐵鋰即使沒有燃燒起火、也都會(huì)發(fā)生緩慢冒煙，然而鈦酸鋰卻表現(xiàn)極為**，甚至用鋼針快速刺穿并在電池中停留一分鐘、數(shù)天都不會(huì)冒煙。在其他測(cè)試中，鈦酸鋰擠壓、扭曲變形未發(fā)生漏液，垂直切割時(shí)也未發(fā)生起火爆炸。

（美國加州15號(hào)州際高速公路鋰電池拖車側(cè)翻起火，圖源海外媒體平臺(tái)）

（美國洛杉磯長(zhǎng)灘港運(yùn)輸鋰電池拖車側(cè)翻起火，源自海外媒體視頻截圖）

part.2

PACK趨向“精細(xì)化”

性能差異將被放大

當(dāng)然，做好電芯管理只是保障儲(chǔ)能安全的基礎(chǔ)，一旦電池發(fā)生故障，其實(shí)還需要從加強(qiáng)后期防控管理。

目前，業(yè)內(nèi)對(duì)于儲(chǔ)能安全更早期預(yù)警的能力呼聲越來越高，為此，儲(chǔ)能PACK級(jí)安全理念逐步普及應(yīng)用，儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部開始走向更加精細(xì)化管理。

根據(jù)修訂后的新版國標(biāo)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，儲(chǔ)能電池PACK包內(nèi)需要更精準(zhǔn)的熱管理、和更加密切的探測(cè)預(yù)警、甚至增加防爆設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全的層層防護(hù)。

從熱管理來看，業(yè)內(nèi)已普遍過渡進(jìn)入液冷時(shí)代。不過同樣在液冷的前提下，各家設(shè)計(jì)方案不同，最終表現(xiàn)出的溫控效果、系統(tǒng)運(yùn)行效率也會(huì)存在差異，很多企業(yè)都在試圖通過改善液冷管路設(shè)計(jì)、增加散熱面積等手段，以提升散熱效果。比如格力鈦所采用的“曲浪”式換熱水道設(shè)計(jì)，可以將液冷板流阻減小至27Kpa內(nèi)，下箱體與水道一體成型的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加大了散熱面積、提升了換熱效果。

作為電芯的替身護(hù)衛(wèi)，BMS其實(shí)對(duì)電芯狀態(tài)預(yù)警承擔(dān)著更重要的責(zé)任。而PACK級(jí)探測(cè)需求的提出，其實(shí)也意味著儲(chǔ)能BMS需要隨之改進(jìn)升級(jí)。一方面，對(duì)單顆電芯的監(jiān)測(cè)，會(huì)增加BMS采集數(shù)據(jù)；另一方面還要BMS具備更高精度算法，以通過對(duì)電芯內(nèi)部電流電壓等數(shù)據(jù)變化分析，并對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警。

為此，儲(chǔ)能企業(yè)需要通過更精準(zhǔn)電池均衡策略，配合高精度SOX算法動(dòng)態(tài)修正及主動(dòng)監(jiān)測(cè)安全預(yù)警機(jī)制，來保障儲(chǔ)能電池全生命周期安全可靠。

part.3

應(yīng)用窗口打開

潛在“安全”風(fēng)險(xiǎn)增多

今年9月10日，新加坡阿里云數(shù)據(jù)中心的鋰電池著火，又將儲(chǔ)能技術(shù)安全話題推向風(fēng)口浪尖。在醫(yī)院、銀行、數(shù)據(jù)中心這類應(yīng)用場(chǎng)景，鋰電池備電儲(chǔ)能設(shè)備本身是作為保障電力供應(yīng)“安全”的存在，然而一旦鋰電池發(fā)生問題，不僅業(yè)主投資方的“資產(chǎn)安全”難以保證，廣大用戶的“數(shù)據(jù)安全”、甚至生命財(cái)產(chǎn)都會(huì)受損。

尤其近兩年，海內(nèi)外工商業(yè)儲(chǔ)能爆發(fā)。當(dāng)儲(chǔ)能開始走進(jìn)日常生活，如果儲(chǔ)能安全問題無法解決，很多用戶可能因恐懼安全風(fēng)險(xiǎn)而產(chǎn)生抵觸情緒，增加儲(chǔ)能技術(shù)推廣阻力。

此外，電網(wǎng)運(yùn)行“安全”可謂是儲(chǔ)能的最終級(jí)目標(biāo)。

近年來，在新能源發(fā)電大增趨勢(shì)下，為保障電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行，電力調(diào)頻需求激增，并被納入各地“兩個(gè)細(xì)則”文件、成為各類發(fā)電機(jī)組必須具備能力之一。為應(yīng)對(duì)這種考核需求，新能源配儲(chǔ)能、火電配儲(chǔ)能參與調(diào)頻，已經(jīng)是大勢(shì)所趨。

然而，當(dāng)前業(yè)內(nèi)所采用的磷酸鐵鋰電池其實(shí)更適用于0.25C~0.5C的調(diào)峰場(chǎng)景，多數(shù)電池產(chǎn)品以1C和2C倍率參與調(diào)頻時(shí)，其壽命衰減速度加快，壽命殆盡后更換電池注定儲(chǔ)能需要追加設(shè)備投資，而且這種快充快放，也增加了電池發(fā)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)。

為了滿足應(yīng)用端的需求，各具優(yōu)勢(shì)和短板的儲(chǔ)能技術(shù)開始了聯(lián)手合作，“混合儲(chǔ)能”應(yīng)用呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。但其實(shí)這種混合模式下，會(huì)增加能量管理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)和電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行難度，相應(yīng)的運(yùn)行成本也會(huì)增加；而且儲(chǔ)能系統(tǒng)復(fù)雜性增加了，儲(chǔ)能響應(yīng)速率也會(huì)受到影響，在各類電力市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)性也可能不達(dá)預(yù)期。

對(duì)比之下，鈦酸鋰儲(chǔ)能技術(shù)同時(shí)具備直流的柔和性、優(yōu)異的大倍率功率特性，兼?zhèn)湔{(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)相型功能，可以身兼數(shù)職成為“以一對(duì)多”的存在，成為了“全能型”戰(zhàn)士，可以有效應(yīng)對(duì)新型電力系統(tǒng)各類需求與挑戰(zhàn)。

鈦酸鋰本身具有優(yōu)異的快充快放特性，高達(dá)20C的充放電倍率，在應(yīng)對(duì)電力運(yùn)行高功率響應(yīng)需求時(shí)更具優(yōu)勢(shì)。例如格力鈦高安全大倍率鈦酸鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)，支持4P高倍率充放電，循環(huán)壽命還能保證超過2.5萬次以上，守衛(wèi)儲(chǔ)能長(zhǎng)期運(yùn)行收益安全。

part.4

結(jié) 語

作為一種“小而美”的新型儲(chǔ)能技術(shù)，鈦酸鋰被引入**如今已度過12年。尤其在被家電巨頭格力集團(tuán)納入麾下后，鈦酸鋰儲(chǔ)能應(yīng)用發(fā)展進(jìn)程明顯加快，現(xiàn)有儲(chǔ)能產(chǎn)品已遍布全球30多個(gè)國家和地區(qū)。

目前，鈦酸鋰儲(chǔ)能在超低溫高海拔的新能源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了配套，在部分“一機(jī)一儲(chǔ)”構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電項(xiàng)目中，助力實(shí)現(xiàn)年發(fā)電收益提升6~10%；并且還在廣東大灣區(qū)橫琴電廠、內(nèi)蒙古烏拉特電廠、山西運(yùn)城火電廠等分別配合火電機(jī)組創(chuàng)下黑啟動(dòng)、調(diào)頻應(yīng)用的先例。

而且12年來，格力鈦這些儲(chǔ)能項(xiàng)目一直在安全穩(wěn)定運(yùn)行，保持著儲(chǔ)能項(xiàng)目“電池安全零事故”記錄。

隨著政策不斷完善挑戰(zhàn)，電力市場(chǎng)化窗口逐一打開，儲(chǔ)能已經(jīng)迎來更廣闊的應(yīng)用前景。這種高安全的鈦酸鋰或許也會(huì)迎來應(yīng)用新高潮，助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、助力保障能源供應(yīng)安全。

( 來源: 北極星儲(chǔ)能網(wǎng) 作者: 林楨 )

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