ความจุของแบตเตอรี่เก็บพลังงานมีมากขึ้นเรื่อย ๆ จะแก้ปัญหาความเสี่ยงด้านความปลอดภัยได้อย่างไร?

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมการกักเก็บพลังงานในประเทศของฉันมีการเติบโตอย่างก้าวกระโดด

เพื่อที่จะยึดตลาดได้ดีขึ้นและแสวงหาผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สูงขึ้น บริษัทด้านพลังงานยังคงปรับโครงสร้างและการออกแบบแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ความหนาแน่นของพลังงานที่มากขึ้นและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น เมื่อรวมเอาบริษัทผู้ผลิตที่เก็บพลังงานชั้นนำเข้าด้วยกัน การพัฒนา "ความจุขนาดใหญ่" ก็กลายเป็นแนวโน้มที่สำคัญในปัจจุบันเช่นกัน

มีดสั้นแบบเคลือบ L500 ประเภทแบตเตอรี่เก็บพลังงาน 325Ah ที่ผลิตโดย Honeycomb Energy มีความหนาเพียง 21 มม. ซึ่งบางกว่าแบตเตอรี่เก็บพลังงาน 280Ah ถึง 2/3;

ผลิตภัณฑ์เซลล์กักเก็บพลังงาน 315Ah ของ Envision Power ได้เพิ่มความหนาแน่นของพลังงานขึ้น 11% โดยรักษาขนาดให้คงเดิม

แบตเตอรี่เก็บพลังงานขนาดใหญ่ 320Ah ที่ผลิตโดย Penghui Energy มีความจุเพิ่มขึ้น 14%

EVE Lithium Energy ได้เปิดตัวเซลล์เก็บพลังงานความจุขนาดใหญ่พิเศษ 560Ah และแบตเตอรี่หนึ่งก้อนสามารถเก็บพลังงานได้ 1.792kWh;

อย่างไรก็ตาม ความจุขนาดใหญ่ยังนำไปสู่ความท้าทายใหม่สำหรับการพัฒนาแบตเตอรี่เก็บพลังงาน

เมื่อความจุเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานภายในแบตเตอรี่ก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ซึ่งนำไปสู่การปลดปล่อยพลังงานที่สูงขึ้นและความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่รุนแรงขึ้น

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไฟไหม้และการระเบิดในโรงไฟฟ้าที่เก็บพลังงานเกิดขึ้นเป็นครั้งคราว และกรณีที่ร้ายแรงอาจทำให้พนักงานเสียชีวิตได้ ความปลอดภัยของระบบกักเก็บพลังงานเป็นหัวข้อที่น่ากังวลมาโดยตลอด

ในการประชุมแลกเปลี่ยนระหว่างประเทศรถยนต์พลังงานใหม่และแบตเตอรี่พลังงานใหม่ครั้งที่ 4 (CIBF2023 เซินเจิ้น) Ouyang Minggao นักวิชาการจาก Chinese Academy of Sciences กล่าวว่าโดยทั่วไปแล้วแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตถือว่าค่อนข้างปลอดภัย และนี่เป็นเรื่องจริงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมขนาดเล็ก แบตเตอรี่เหล็กฟอสเฟตในสาระสำคัญ อย่างไรก็ตาม สำหรับแบตเตอรี่ความจุสูง อุณหภูมิภายในอาจเกิน 800 องศา ซึ่งเกินอุณหภูมิการสลายตัวของแคโทดลิเธียมเหล็กฟอสเฟต

สำหรับแบตเตอรี่ขนาดเล็ก เนื่องจากมีปฏิกิริยาลูกโซ่อยู่ตรงกลาง มีพาร์ติชัน และวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกโดยทั่วไปจะไม่สลายตัวจนกว่าจะมีอุณหภูมิสูงกว่า 500 องศา ดังนั้นแบตเตอรี่ขนาดเล็กจึงไม่อยู่ในช่วงนี้ อย่างไรก็ตาม ความจุของแบตเตอรี่อาจสูงถึง 700-900 องศา และอาจทะลุและข้ามตัวคั่น ทำให้เกิดการสลายตัวของวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวก แบตเตอรี่เก็บพลังงานโดยทั่วไปมีมากกว่า 300 แอมแปร์-ชั่วโมง (Ah) ซึ่งยังคงเป็นอันตรายมาก

ด้านหนึ่งจำเป็นต้องขยายกำลังการผลิตและลดต้นทุน และอีกด้านหนึ่งก็จำเป็นต้องรักษาระดับความเสี่ยงด้านความปลอดภัยไว้ ทำอย่างไรให้ทั้งสองสมดุลกัน?

อุตสาหกรรมการกักเก็บพลังงานให้ความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่

ในขณะที่สถานีพลังงานกักเก็บพลังงานกำลังพัฒนาไปสู่ความจุขนาดใหญ่ ความปลอดภัยในการกักเก็บพลังงานและการป้องกันอัคคีภัยก็ต้องเผชิญกับการทดสอบที่รุนแรงมากขึ้นเช่นกัน ความปลอดภัยคือสิ่งสำคัญที่สุดสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมกักเก็บพลังงาน

ตามสถิติจาก Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance ตั้งแต่ปี 2554 มีอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยในการจัดเก็บพลังงานมากกว่า 70 ครั้งทั่วโลก ในปี 2565 จะมีอุบัติเหตุจากการจัดเก็บพลังงาน 17 ครั้งทั่วโลก ไม่รวมการจัดเก็บในครัวเรือน

สถาบันวิจัยพลังงานไฟฟ้าแห่งประเทศจีนชี้ให้เห็นในรายงานการวิเคราะห์อุบัติเหตุว่ามีสาเหตุหลัก 2 ประการของการระเบิดของสถานีพลังงาน: ในแง่หนึ่ง สาเหตุของการเผาไหม้และการระเบิดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือการหนีความร้อน ของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น ไม่สามารถรับประกันความปลอดภัยและคุณภาพของแบตเตอรี่เก็บพลังงานได้ หนีร้อน; ในทางกลับกัน BMS, PCS, หม้อแปลงและอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ที่เกี่ยวข้อง และอุปกรณ์สื่อสารที่รวมอยู่ในระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่อาจมีข้อบกพร่องด้านคุณภาพ กระบวนการติดตั้งและทดสอบเดินเครื่องที่ไม่ได้มาตรฐาน การตั้งค่าที่ไม่สมเหตุสมผล และฉนวนที่ไม่เพียงพอ ก่อให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยในระบบกักเก็บพลังงานทั้งทางตรงและทางอ้อม

ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ นอกจากอันตรายที่เกิดจากไฟไหม้และการระเบิดแล้ว สารเคมีที่เป็นพิษอาจถูกปล่อยออกมาเพื่อทำให้เกิดอันตรายจากสารเคมี และแม้แต่อันตรายจากไฟฟ้าหรืออันตรายทางกายภาพก็อาจเกิดขึ้นเมื่อบุคลากรที่เกี่ยวข้องซ่อมแซมหรือช่วยเหลือระบบกักเก็บพลังงาน . .

ความต้องการสำหรับการควบคุมอุณหภูมิในการจัดเก็บพลังงานและการป้องกันอัคคีภัยมีมากขึ้น มาตรฐานแห่งชาติฉบับปี 2014 "รหัสสำหรับการออกแบบสถานีพลังงานเก็บพลังงานเคมีไฟฟ้า" เป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความต้องการด้านความปลอดภัยของการจัดเก็บพลังงานที่พัฒนาอย่างรวดเร็ว นอกจากมาตรฐานระดับประเทศแล้ว ยังมีมาตรฐานระดับองค์กร บางมาตรฐาน กลุ่ม มาตรฐานท้องถิ่น มาตรฐานอเมริกัน NFPA855, UL9540 เป็นต้น เป็นข้อมูลอ้างอิง มาตรฐานความปลอดภัยในการจัดเก็บพลังงานยังคงต้องมีการควบคุมเพิ่มเติม

มาตรฐานแห่งชาติใหม่สำหรับความปลอดภัยในการจัดเก็บพลังงาน GB/T 42288-2022 "กฎระเบียบด้านความปลอดภัยสำหรับสถานีไฟฟ้าพลังงานเคมีไฟฟ้า" ได้รับการอนุมัติโดย State Administration for Market Regulation (Standards Committee) และจะถูกนำมาใช้อย่างเป็นทางการในเดือนกรกฎาคมปีนี้ มาตรฐานความปลอดภัยในการจัดเก็บพลังงานจะค่อยๆ ดีขึ้นและเข้มงวดขึ้น ก้าวไปสู่การสร้างมาตรฐาน ขั้นตอนใหม่ของการพัฒนาขนาดใหญ่

เนื่องจากสถานีพลังงานกักเก็บพลังงานเกิดอุบัติเหตุบ่อยครั้ง มาตรฐานความปลอดภัยในการจัดเก็บพลังงานในประเทศของฉันจึงขยับเข้าใกล้มาตรฐานสากลมากขึ้น และได้รับการปรับปรุงและเข้มงวดมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง ความสำคัญของระบบป้องกันอัคคีภัยและการควบคุมอุณหภูมิของห้องเก็บพลังงานคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และคาดว่าจะนำไปสู่การพัฒนาต่อไป

สถานีพลังงานกักเก็บพลังงานจะปลอดภัยได้อย่างไร

Yang Yusheng นักวิชาการจาก Chinese Academy of Engineering เชื่อว่าในปัจจุบัน แบตเตอรี่พลังงานสูง เช่น แบตเตอรี่ไตรภาคที่มีนิกเกิลสูง ไม่ควรเป็นจุดสนใจของการพัฒนา และมีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับความสำเร็จของแบตเตอรี่โซลิดสเตตทั้งหมด . ปัจจุบันดูเหมือนว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟตมีความปลอดภัยสูงและอายุการใช้งานยาวนาน ไม่ใช้โลหะเช่นนิกเกิลหรือโคบอลต์ สามารถเป็นกำลังหลักได้ แต่ต้องปรับปรุงประสิทธิภาพด้านต้นทุนต่อไป

Huidong หัวหน้าผู้เชี่ยวชาญของ China Electric Power Research Institute กล่าวว่าในทางทฤษฎีแล้ว ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตไม่ปลอดภัยอย่างแน่นอน แต่ค่อนข้างปลอดภัย อุบัติเหตุด้านความปลอดภัยของสถานีพลังงานกักเก็บพลังงานที่เห็นได้จนถึงขณะนี้มักเกิดขึ้นเมื่อการเตือนภัยล่วงหน้าขาดหายไปหรือล้าหลัง นอกจากนี้ มาตรการป้องกันอัคคีภัยที่มีอยู่ไม่ได้ถูกกำหนดค่าสำหรับอัคคีภัย และในที่สุดก็กลายเป็นอุบัติเหตุร้ายแรง

ตามสถิติที่ไม่สมบูรณ์ของฐานข้อมูลการจัดเก็บพลังงานทั่วโลกของ CNESA จะมีอุบัติเหตุจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบไตรภาคจำนวนมากในปี 2564-2565 แต่โครงการแบตเตอรี่แบบไตรภาคมักไม่ค่อยได้ใช้ในช่วงสองปีที่ผ่านมา และโดยพื้นฐานแล้วเป็นโครงการก่อนหน้า มีแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต 6 ก้อน แบตเตอรี่ตะกั่วกรด 1 ก้อน และไม่ทราบประเภทแบตเตอรี่ที่เหลือ

แน่นอนว่าด้วยตำแหน่งหลักของการกักเก็บพลังงานในเป้าหมาย "ดับเบิ้ลคาร์บอน" และการเพิ่มจำนวนโครงการที่ดำเนินการ การควบคุมดูแลความปลอดภัยของการจัดเก็บพลังงานและการวิจัยที่เกี่ยวข้องก็ได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ

นักวิชาการ Ouyang Minggao กล่าวเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่าดัชนีการระเบิดของลิเธียมไอรอนฟอสเฟตในแบตเตอรี่ความจุสูงเป็นสองเท่าของแบตเตอรี่แบบไตรภาค

เมื่อเผชิญกับเส้นทางเทคโนโลยีการเก็บพลังงานจำนวนมาก ผู้เชี่ยวชาญหลายคนกล่าวว่า แม้ว่าจะมีเส้นทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่มากมายในปัจจุบัน แต่เทคโนโลยีที่มีอยู่เหล่านี้จะไม่ใช่เส้นทางหลักในอนาคต และเทคโนโลยีก่อกวนจะเกิดขึ้นในอนาคตอย่างแน่นอน

ในอนาคต เป้าหมายของเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีคือ "ต้นทุนต่ำ อายุการใช้งานยาวนาน ความปลอดภัยสูง และการรีไซเคิลที่ง่าย" ซึ่งกำลังรอนวัตกรรมที่ก่อกวนและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

เพื่อปรับปรุงความปลอดภัยของสถานีพลังงานกักเก็บพลังงาน จำเป็นต้องมีมาตรการหลายอย่าง:

ประการแรก การก่อสร้างระบบเตือนภัยล่วงหน้าควรได้รับการเสริมความแข็งแกร่ง รวมถึงการตรวจสอบพารามิเตอร์ตามเวลาจริง เช่น อุณหภูมิ แรงดัน กระแสไฟฟ้า และแรงดันของสถานีพลังงานกักเก็บพลังงาน เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถตรวจพบความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นและ ตอบสนองในเวลาที่เหมาะสม ประการที่สอง ในมุมมองของความพิเศษของสถานีพลังงานกักเก็บพลังงาน จึงมีการกำหนดมาตรการป้องกันอัคคีภัยพิเศษและแผนฉุกเฉินเพื่อจัดการกับเหตุฉุกเฉิน เช่น อัคคีภัย นอกจากนี้ ให้ความสนใจกับการออกแบบและกระบวนการของระบบแบตเตอรี่ นำวัสดุฉนวนความร้อนขั้นสูงและเทคโนโลยีการกระจายความร้อนมาใช้ ควบคุมอุณหภูมิและการปล่อยพลังงานของแบตเตอรี่อย่างมีประสิทธิภาพ และลดอันตรายจากความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น ในเวลาเดียวกัน,

การบริหารพลังงานแห่งชาติยังระบุด้วยว่าจำเป็นต้องเสริมสร้างการยอมรับการเชื่อมต่อกริด องค์กรสายส่งไฟฟ้าควรร่วมมืออย่างแข็งขันกับการเชื่อมต่อสายส่งและการยอมรับสถานีไฟฟ้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี และป้องกัน "การเชื่อมต่อสายส่งไฟฟ้าที่ป่วย" สำหรับสถานีไฟฟ้าที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานทางเทคนิคการเชื่อมต่อสายส่งไฟฟ้าแห่งชาติ (อุตสาหกรรม) แผนการดำเนินงานการจัดตารางเวลาควรได้รับการปรับให้เหมาะสม และควรระบุช่วงเวลาการจัดตารางเวลาที่ปลอดภัยของโรงไฟฟ้าในข้อตกลงการจัดตารางเวลาที่เชื่อมต่อกับกริด และดำเนินการอย่างเคร่งครัด