儲能安全事故頻發？電化學儲能電站安全管理暫行辦法來了！

電化學儲能迅猛發展，安全事故卻頻頻發生

在“碳達峰碳中和”目標持續推進和大力發展以新能源為主體的新型電力系統的新時代背景下，電化學儲能成為構建新型源網荷儲電力系統中不可或缺的關鍵環節，但安全問題也日益凸顯。近年來，國內外已發生多起儲能電站安全事故。中國儲能網通過對行業公開信息進行搜集整理，匯總了2011-2021年間，全球儲能項目主要火災或爆炸事故，并對此作出分析：近10年間，全球共發生32起儲能電站起火爆炸事故。其中，日本1起、美國2起、比利時1起、中國3起、韓國24起。他們指出，32起儲能電站起火爆炸事故可以歸納為4個特征，一是25起事故采用三元鋰離子電池；二是韓國儲能電站起火爆炸事故占24起，這與韓國各大電池企業以三元鋰電池為主流產品有關；三是2017年以后的儲能項目占30起；四是儲能電站起火爆炸大多發生在充電中或充電后休止中，占21起。

儲能電站安全事故原因分析

儲能電站安全事故為何頻頻發生？有沒有可靠有效的方法預防事故或降低損失？事實上，儲能電站安全問題是系統性問題，往往由某一因素引發、多因素交互作用演化發展，最終導致儲能的起火或爆炸。儲能電站發生安全事故主要有以下原因：

1. 直接誘因

• 電池本體故障：電池制造過程的瑕疵及電池老化帶來的儲能系統安全性退化。
• 外部激源：儲能電池在外界電、熱激源刺激下，電池會發生熱失控反應，釋放出大量高溫可燃的氣液混合物，遇到外部空氣中的氧氣，在條件合適的時候，就會發生爆炸。
• 運行環境因素：外界的電、熱干擾都會影響到儲能系統，因此一般都對儲能系統的環境有要求，比如避免環境溫度過高。
• 管理系統故障：目前的儲能鋰電池系統多數缺乏內部可控的安全設計，一旦某個電池出現熱失控，很容易導致電池系統的整體失控。

2. 人為因素

• 操作失誤或現場處置不當：儲能是個高電壓、高能量的系統，在集成、安裝、調試、運行等過程中，現場人員如果操作失誤或者現場處置不當，很容易會出現安全問題。

3. 根本原因

• 制度不健全和管理不規范：與電動汽車行業100多項國家標準相比，儲能行業的國家標準還不到20項，建立健全的儲能技術標準和檢測認證體系已迫在眉睫，包括儲能設備及系統術語定義、儲能電站控制保護設備基本技術條件、儲能電站及電池系統運行維護、儲能電站運行環境要求、儲能電站消防安全等方面。

儲能電站安全事故原因分析（圖表為作者整理制作）

因此，若是能夠建立健全儲能電站相關制度與標準體系，輔以規范化、科學化的管理，對操作人員、施工人員進行嚴格的安全意識和安全操作培訓，及時排查故障并維持穩定的運行環境，儲能電站的安全性可以得到較好的保障。

近期電化學儲能安全學術研究匯總

近年來，學術界對電化學儲能安全，尤其是鋰離子電池的安全問題投入了越來越多的關注，在反應機理、理論模擬、預警機制、解決策略、測試標準等方面取得了系列進展，接下來重點介紹近兩年與電化學儲能安全相關的綜述研究：

1. Energy Storage Mater.：鋰離子電池在機械過載時的安全問題及機理

由于智能手機、平板電腦、筆記本電腦和其他電子設備的快速發展以及電動汽車數量的持續增加，電池安??全引起了全世界的關注。機械濫用條件是最嚴重的情況之一，可能會導致災難性后果，例如鋰離子電池起火或爆炸。北京航空航天大學許駿教授等人發表的這篇綜合綜述旨在通過對機械濫用載荷下每個電池發展階段的實驗、理論和建模研究的回顧來描述鋰離子電池的完整機械電化學熱耦合行為。此外，這篇綜述總結了一個最先進的建模框架來描述電池的多物理行為。本綜述的目的是匯編研究，以了解安全問題，并揭示電池單元機械完整性危險行為的機理。

文獻鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719308608#!

2. J. Energy Chem.：對鋰離子電池安全問題的回顧——問題、策略和測試標準

高效可靠的儲能系統對我們的現代社會至關重要。 性能優異的鋰離子電池（LIB）廣泛應用于便攜式電子產品和電動汽車（EV），但頻繁的火災和爆炸限制了其進一步和更廣泛的應用。 清華大學深圳研究生院李寶華教授等人總結了 LIB 安全的各個方面，并討論了相關問題、策略和測試標準。 具體來說，該綜述首先簡要介紹 LIB 的工作原理和電池結構，然后概述臭名昭著的熱失控，重點介紹機械、電氣和熱濫用的影響。后續部分梳理了提高電池安全性的策略，包括通過電池化學、冷卻和平衡的方法，然后描述當前的安全標準和相應的測試。 文章最后深入了解了潛在的未來發展和更安全的 LIB 的前景。

文獻鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095495620307075#!

3. J. Power Sources：鋰離子電池安全策略綜述

自從電動汽車在世界市場上銷售激增以來，全球各地頻繁發生火災事故。這些事故導致了車輛損毀和乘客傷亡，進而引發電動汽車用戶積極性衰退。鑒于此，泰國國王科技大學Yossapong Laoonual等人對鋰離子電池的熱危害和消除熱失控危險的有效安全策略進行了綜述。首先，他們解釋了熱失控（TR）及其相關鏈式反應的機理，如SEI層的擊穿、負極/電解質之間的反應、電解質的擊穿、電極之間的反應等，這些反應反過來會產生巨大的熱能和各種易燃氣體。在組件級，主要問題是TR傳播到模塊內部和模塊之間的相鄰電池。TR傳播事件將熱效應傳遞給相鄰的電池，最終導致電池組災難性損壞。因此，為了降低鋰離子電池的熱危害，他們總結提出了適當的措施，例如使用熱保護分離器、安全裝置、阻燃劑、被動冷卻裝置和滅火劑。

文獻鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775320309538#!

4. J. Electrochem. Soc.：鋰離子電池防火安全綜述——行業挑戰與研究貢獻

鋰離子電池 (LIB) 是目前和未來能源存儲、運輸和消費電子產品的一項重要技術。然而，許多 LIB 類型顯示出可燃或釋放氣體的傾向。盡管在統計上很少見，但 LIB 火災造成的危害在引發途徑、蔓延速度、持續時間、毒性和抑制方面與其他火災危害顯著不同。倫敦帝國理工學院Gregory Offer教授等人首次收集和分析了 LIB 行業跨部門面臨的安全挑戰，并將其與該領域所有評論論文中的研究貢獻進行了比較。比較確定了未來的知識差距和機會。行業和研究工作都同意了解組件和電池尺度上的熱失控的重要性，以及開發預防技術的重要性。但是，很少有研究關注模塊和組件規模的安全性，或者其他防火層，如分隔、探測或滅火。為了彌補發現的差距并加速新的 LIB 安全解決方案的到來，他們建議電池和消防安全社區之間進行更密切的合作，這可以推動跨部門 LIB 安全的改進、整合和協調。

文獻鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/aba8b9

5. Acta Phys. -Chim. Sin.：金屬鋰電池的熱失控與安全性研究進展

鋰離子電池在便攜式儲能器件及電動汽車領域得到了廣泛應用，然而頻繁發生的電池起火爆炸事故，使熱失控和熱安全問題備受人們關注，目前已有多篇綜述報道了緩解鋰離子電池熱失控的措施。相比于已經接近理論比能極限的鋰離子電池，金屬鋰負極具有更高的比容量、更低的電勢和高反應活性，但是不可控的鋰枝晶生長，使得金屬鋰電池的熱失控問題更為復雜和嚴重。針對金屬鋰電池的熱失控問題，浙江大學陸盈盈研究員等人在這篇綜述中首先介紹了熱失控的誘因及基本過程和階段，其次從材料層面綜述了提高電池熱安全性的多種策略，包括使用阻燃性電解質、離子液體電解質、高濃電解質和局域高濃電解質等不易燃液態電解質體系，開發高熱穩定性隔膜、熱響應隔膜、阻燃性隔膜和具有枝晶檢測預警與枝晶消除功能的新型智能隔膜，以及研究熱響應聚合物電解質，最后對金屬鋰電池熱失控在未來的進一步研究進行了展望。

文獻鏈接：http://www.whxb.pku.edu.cn/article/2021/1000-6818/WHXB202008065.shtml

國家發改委、國家能源局就電化學儲能電站安全管理暫行辦法征求意見

除了工業界和學術界，國家政府也對電化學儲能安全投入了關注，并做出決策部署。近日，為深入貫徹中央領導同志關于電化學儲能電站安全管理指示批示精神，加強電化學儲能電站安全管理，國家發展改革委、國家能源局發布了關于對《電化學儲能電站安全管理暫行辦法（征求意見稿）》（以下簡稱《暫行辦法》）公開征求意見的公告，向社會公開征求意見，此次征求意見的時間為2021年8月24日至2021年9月23日。

該《暫行辦法》全文共分為九章，分別為總則、項目準入、產品制造與質量、設計咨詢、施工及驗收、并網及調度、運行維護及退役、應急管理與事故處理、罰則，總計四十九條。

《電化學儲能電站安全管理暫行辦法（征求意見稿）編制說明》內容導圖（圖表為作者整理制作）

此次公告還同時發布了《電化學儲能電站安全管理暫行辦法（征求意見稿）編制說明》（以下簡稱《編制說明》），分別從編制背景、編制依據、編制思路、編制過程、主要內容、需要說明的幾個問題等六個方面進行詳細說明。《編制說明》重點闡述了《暫行辦法》的編制思路，突出強調了三條主線（即以強化電站本質安全管理為主線，以建立健全電站安全管理體 系為主線，以加強電站消防應急管理為主線）和五個機制（即建設單位主體責任機制、項目準入機制、質量管控機制、并 網檢測機制與政府協作共管機制）。

此外，在關于《暫行辦法》實施配套標準的說明中提到，《暫行辦法》首次規定了儲能電站的安全管理，提出了針對儲能特點的一些新制度設計，由于儲能電站屬于快速發展的新興行業，部分標準規范尚未出臺，下一步，計劃配套《暫行辦法》出臺抓緊研究相應標準規范，細化技術指標和操作流程，保障《暫行辦法》的有效實施。

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儲能材料研討會

材料人將于2021年10月9日舉辦首屆儲能材料線上技術研討會。掃描以下二維碼即可報名參與。

研討會目前尚有部分報告未安排，誠邀相關領域的專家、企業來本次研討會做報告。

聯系人：材料人客服小陳

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