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消防安全成为锂电储能淘汰赛“大关卡” | 液流储能迎来转折点!

3060  · 公众号  ·  · 2024-10-10 12:20

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内容来源: 巅峰储能

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去年7月,新版国标《电化学储能电站安全规程》正式实施,消防安全作为强制性配置写入该国标,且消防方案从舱级向PACK级逐步过渡,拉高技术壁垒。山东、浙江、广东、湖南等地区相继发布储能电站安全管理相关文件,从区域层面因地制宜强化电站安全管理,尤其是消防安全。
储能消防安全管理趋严,也进一步增加了项目的落地难度。安全,正在成为储能淘汰赛的第一道关卡。
近年来,以锂离子电池为代表的新型储能快速发展,据国家能源局公布数据,截至2024年上半年,全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达44.44GW/99.06GWh,较2023年底增长超过40%,其中已投运锂离子电池储能占比达97.0%,也即超43GW。
锂离子电池因其化学性质,正极材料在经过充电脱锂后,其结构转变带来的热稳定性降低,一旦温度达到分解点,就会触发正极材料的瞬间分解和氧气的释放,进而引发不可逆的热失控反应,直至反应物完全消耗或电池发生物理破裂甚至爆炸。
今年5月,加州圣迭戈市奥泰梅萨的Gateway储能电站(250MW、三元锂电池)发生火灾,火灾复燃两次并持续燃烧16天至电池燃尽后才熄灭,造成了巨大的财产损失;9月,美国加利福尼亚州,埃斯孔迪多市的一个集装箱锂电池储能系统发生火灾,大火在燃烧13小时后才得以控制。
储能是清洁能源转型的关键组成部分,安全问题也成为不容忽视的一环。
消防安全,已作为强制性配置写入储能电站国家标准;消防方案也从舱级向PACK级逐步过渡,拉高技术壁垒。
在2023年7月1日起正式实施的国标GB/T 42288-2022《电化学储能电站安全规程》中,对储能消防安全做出了强制性配置要求,消防安全方案从舱级向PACK级过渡,技术壁垒更高。
《电化学储能电站安全规程》提出了明确规范,电池室/舱应设置自动灭火系统,锂离子电池室/舱自动灭火系统的最小保护单元宜为电池模块,每个电池模块可单独配置灭火介质喷头或探火管。自动灭火系统应具备远程自动启动和应急手动启动功能,自动灭火系统喷射强度、喷头布置间距等设计参数应符合GB51048的相关规定。灭火介质应具有良好的绝缘性和降温性能,自动灭火系统应满足扑灭火灾和持续抑制复燃的要求。
省级、地市级储能电站消防安全规范文件相继发布,电站安全管理趋严,从国家层面下沉至区域层面出台文件、设置“安全关卡”,引导行业健康发展。

近期,广东、湖南、浙江、山东等多个省份及地方区域陆续发布储能电站安全管理相关文件,都对电化学储能电站的消防安全管理做出了明确规范指引。
9月30日,广东省消防救援总队发布《电化学储能电站消防安全技术标准(征求意见稿)》,对储能电站的消防安全做出了更细致的技术规范。该技术标准正式发布后,将成为广东省内额定功率为500kW且额定能量为500kWh及以上的固定式电化学储能电站投资、建设、运营电化学必备文件之一。
该技术标准对预制舱式锂离子电池储能电站的自动灭火系统响应时间(≤2s)及扑灭明火时限(≤15s),电池模组灭火装置启动到释放灭火介质时间(≤1s)、扑灭萌芽火灾时限(≤1s)、激活温度(120℃-170℃)等做出了明确规范;对厂房式储能电站电池室建筑四周隔墙耐火极限等也做出了技术要求。
9月23日,广东省发改委发布《广东省新型储能电站建设运行管理办法(征求意见稿)》,文件要求,储能电站开工前需要完成消防设计审查验收或消防备案,在储能电站安全应急管理方面也对消防安全管理做出了明确要求,比如要求将施工现场消防安全检查纳入企业安全生产日常管理。
此前,湖南省发改委也发布了《关于规范新型储能项目管理有关事项的通知》,要求储能项目依法申请建设工程消防验收及备案。
作为我国新型储能发展的排头兵,浙江在储能规划和项目管理方面一直走在全国前列。在项目管理方面,浙江省已先后于去年年底及今年年初发布《浙江省用户侧电化学储能技术导则》、《浙江省新型储能项目管理办法(试行)》。
《浙江省用户侧电化学储能技术导则》给出了浙江省内采用0.4kV及以上电压等级接入、额定功率100kW及以上的用户侧储能在建设条件与容量确定、并网、储能系统、监控系统、消防与安全等方面的技术要求。其中消防与安全方面明确提出,用户侧储能设备四周应设置围栏或围墙等措施;应采用自动灭火系统,锂离子电池室/舱自动灭火系统的最小保护单元应为电池模块,每个电池模块可单独配置灭火介质喷头或探火管。自动灭火系统应能够扑灭模块级电池明火且24小时不复燃。
《浙江省新型储能项目管理办法(试行)》则明确浙江省新型储能项目规划、备案、建设、并网、运行、安全以及监测等全流程管理规范,厘清了管理职责和边界。其中明确提出属于特殊建设工程的需开展消防设计审查及验收,不属于特殊建设工程项目的需开展消防验收或备案抽查;也明确要求属于特殊建设工程的项目完成备案后,需按要求完成消防安全方案评审后方可开工。
今年4月,浙江省温州市发生工商业储能电站起火事故,引起高度重视。事发后,温州市要求工商业储能电站在5月底之前完成消防整改。据采访调查,以温州市瓯海区为例,通过验收的项目中就有五成需进行消防整改。
随后,5月杭州市出台了《关于做好我市电化学储能电站建设工程消防设计审查验收管理工作的通知》,对杭州市内500kW且容量为500kWh及以上的电化学储能电站建设工程开展消防审查验收管理。也明确审查验收参照电力建设工程,属于特殊建设工程的,需进行消防设计审查、消防验收;属于其他建设工程的,实行备案抽查制度。若无法通过“消防设计审查关”,储能电站将无法开工建设。
去年11月,山东省发布《山东省建设工程消防设计审查验收技术指南(化学储能电站)》,从总平面布局、建筑与结构、电气与控制等方面明确储能电站消防设计审查要求。其中火灾监测和抑制过程方面,要求分为早期预警、灭火抑制、防止复燃三个阶段;在防火距离方面,针对预制舱 (柜)、厂房式储能系统做出了具体规定。

这些规范文件都将对储能系统、储能电站的设计产生直接影响。

随着储能安全管理政策、技术标准的逐渐完善,安全必定成为储能淘汰赛的“大关卡”。

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面对全球气候变化的挑战,新能源与清洁技术行业将持续繁荣。太阳能、风能、水能等清洁能源将成为未来能源结构的重要组成部分,储能,特别是大规模、高安全、长时储能行业的发展将对新能源占比不断提升起到关键的作用。此外,环保技术和产品也将受到更多关注。创业机会包括研发新能源技术、生产环保产品、提供绿色服务等。这一领域的发展不仅有助于解决环境问题,还能为创业者带来巨大的商机。
长时储能技术被认为是可再生能源和电力行业脱碳的核心,比尔·盖茨对此表现出极大的兴趣,并且投资了美国铁基液流ESS公司。报告显示,到2040年,长时储能有可能在全球部署1.5至2.5太瓦的装机容量,是当前部署的总储能容量的8到15倍。为了实现这一目标,需要1.5万亿至3万亿美元的累计投资。
一位投资人曾经说过:“站在新能源革命的转折点上,如果你错过了锂电池,错过了光伏,那么以液流电池为代表的长时储能将是最后一个不容错过的机会。”液流电池因其本征安全、环境友好、应用场景广泛,适用于大规模长时储能而备受瞩目。在过去的三年,国内储能行业迅速崛起,推动了锂电池、液流电池等储能企业的估值不断攀升,但锂电储能安全性隐忧如达摩克利斯之剑,仅九月全球锂电池重大火灾发生四起,9月29日,全球最大锂电池制造商,宁德时代 Z 基地着火,更是将锂电储能的安全问题推至风口浪尖。

在“碳中和”“碳达峰”双碳目标下,要把太阳能、风能的发电占比提升到70%以上,才能满足双碳的可能性。根据半量化的研究,就是电网中风电光伏发电量占比和所需要的储能时长的关系,我们可以看出,在这个目标下,我们需要的储能时长是在10小时的区间。现在诸多两小时的储能时长肯定不满足双碳的需求。
国务院发展研究中心原副主任刘世锦在一个主题报告中提到,“双碳”战略下,到2060年可再生能源的占比大概要由目前的20%左右会占到80-90%,新能源和储能的需求和市场空间足够大,特别是储能,或许仅仅只是开始。此外,新能源汽车、人工智能、大数据、自动化、电动化、智能化、短视频直播等高速发展,碳足迹全生命周期管理体系等政策也将推动新能源、储能和电力的发展。
大连液流电池储能调峰电站全景
赵天寿院士提到,长时储能技术是要求能量载体可流动的。比如抽水蓄能,有两个特点:一是能量载体可以流动,二是功率和时长是解耦的,只有这样适配长时储能的发展需要。现在电化学储能以锂电为主,它的能量载体不可流动,所以功率和容量是强关联的,而液流电池就是电化学体系中满足这个要求,能适应长时储能需求的一项技术。在长时储能领域,钒电池储能因其建设周期短、与风光装机增速适配性强、应用场景丰富、时间尺度广、经济性优势逐渐显现等特点,显示出其巨大的潜力。钒电池储能建设周期约为0.5年,与其他长时储能路线相比,如抽蓄(7~10年)、压缩空气(1.5年)、熔融盐储热(1.5~2.5年)、氢储能(2年)等,钒电池的建设周期明显更短。
此外,钒电池可灵活应用于源网荷各侧,应用场景更为丰富;时间尺度更广,既可用于平抑电力系统短时波动,又可用于平衡电量的长期供需错配;储能电站的LCOE约0.75~0.86元/KWh,仅次于抽蓄及压缩空气储能,显示出其经济性优势。综上所述,长时储能行业,特别是钒电池储能技术,因其技术优势和市场需求,被认为是未来20年值得投资的行业。随着全球对可再生能源的需求增加和电力行业的脱碳目标,长时储能技术的投资前景广阔。
大连液流电池储能调峰电站的电池集装箱。
中国化学物理电源行业协会储能应用分会近日发布的《2024中国液流电池产业发展白皮书》显示,液流电池生产商积极推进液流电池扩产计划,2023年国内签约、在建、投运液流电池生产线已超30条,涉及全钒液流电池、铁铬液流电池、锌溴液流电池、锌铁液流电池、水系有机液流电池等多种技术路线,总产能达6GW/年,预计2025年我国液流电池产能有望跃升至30GW/年。预计2025年中国液流电池储能累计装机量占新型储能累计装机的比例将达到1.1%,到2030年和2035年该比例将提高到约2.2%和3.0%。
北京德泰储能科技有限公司,是一家以从事电气机械和器材制造为主的企业,主要涉及到电池制造及销售、储能技术服务、智能输配电及控制设备销售等业务,目前主要业务集中于全钒液流电池设备的生产制造等方面。

德泰储能装备有限公司销售总监江嘉迪带领专业委员会参观了公司的发展情况及全钒液流电池的相关技术及产品,同时参观了公司的技术实验室和测试实验室,介绍了全钒液流电池的相关技术特点。
随后,德泰储能装备有限公司副总经理原言就公司发展情况、未来战略布局、全钒液流电池技术优势以及公司目前的主要在建项目进行了详细介绍,秘书长黎亮教授也对江苏省力学学会和动力学与控制专业委员进行了介绍。双方就企业技术发展、高校成果转化、校企产学研结合等方面进行了深入的讨论和交流。之后,在原言副总经理和江嘉迪总监的带领下,专业委员会参观了公司的生产车间,并就全钒液流电池电堆压紧、液流导槽、生产工艺等问题进行了热烈讨论和交流。本次调研,加深了高校与企业间互相之间对技术与成果转化需求的了解,为未来的校企多方面的合作搭建了桥梁。

实质性突破!永泰能源1.5MW/6MWh全钒液流光储一体电站正式投入运行!
近日,永泰能源(600157)旗下北京德泰储能科技有限公司总承包的1.5 MW/6 MWh全钒液流光储一体化电站通过72小时试运行,正式投入运行。
该项目是山西省领先的全钒液流光储充一体化电站之一,标志着德泰储能在新能源储能领域取得实质性突破,为其后续全钒液流电池系统的研发设计、建造调试、市场拓展奠定基础。该项目的建设和运行,验证了该公司储能产品和系统的可靠性和稳定性。
德泰储能光储一体化项目外观楼
近年来,永泰能源积极响应国家“碳达峰、碳中和”目标,将绿色低碳发展作为企业发展的重要战略。在全钒液流电池全产业链基本架构基础上,永泰能源形成“传统能源+新型储能”双轮驱动发展的新格局,正有序推动各储能项目建设,致力打造储能行业全产业链龙头标杆企业。本次投运的光储一体化电站示范项目,正是这一战略蓝图中的重要一环。
该光储一体化电站示范项目位于山西省沁源县山西康伟集团有限公司,充分利用了康伟公司及下属煤矿、洗煤厂等相对集中的屋顶资源。项目通过安装太阳能光伏板,将分布式光伏发电系统、全钒液流储能系统相结合,采用先进的控制技术,利用康伟公司内部配电系统,将光伏发电系统多余的电能储存起来,实现错时供电、电动车辆充电,以对太阳能的高效利用和储存。
全钒液流储能电站运作示意

巅峰据悉,该光储一体化电站建设的屋顶分布式光伏功率为2.7 MWp,共22个方阵(屋顶),光伏组件共4363块,太阳能光伏总建筑面积1200平方米,10KV并网,年可实现上网电量3073.26MWh,生产经营期可达到25-26年。储能系统采用全钒液流电池储能技术,该座全钒液流电池光储一体化电站由6个储能单元组成,每个储能单元由250kW的电堆模块组成,共计48个电堆。电站整体设计采用上下两层设计,一层设计储液罐及管路系统、储能变压器、站用变等,二层设计电堆模块、电池管理系统、PCS、计算机监控系统等。
德泰储能光储一体化项目室内电堆
该光储一体化电站从电堆产品制造、储能系统设计、项目集成、施工、调试和运行均由德泰储能自主完成。在电堆方面,本项目使用德泰储能自主设计制造的32kW单体电堆,该电堆经中国电力科学院测试,能量效率达到82.09%;在储能系统集成方面,德泰储能自主开发的电池管理系统(BMS)能够实时监测电池运行中的关键参数,实现对电池电化学反应过程的精确调节和控制,同时具有可靠的报警和保护功能。光储一体储能电站试运行期间,实现满功率运行,全面检验了储能电站各系统(包括电堆系统、电力转换系统、控制系统、冷却系统等)的稳定性和可靠性。

德泰储能光储一体化项目全钒液流电解液储液罐

该项目具有高效、灵活、可靠、环保、维护成本低、能量调度管理等优点,通过高效利用太阳能资源,实现了清洁能源的转化与储存,为电网提供了灵活的调节能力,有助于缓解电力供需矛盾,提升电力系统的稳定性和安全性。同时,项目还具有减少污染、节约资源等环境生态效益,助力公司绿色低碳转型目标的实现。
此外,项目通过错峰供电和峰谷套利,不仅能够实现自给自足,还能为社会新能源车辆提供优质价廉的充电服务,进一步优化公司能源消费结构,是一种可持续发展的能源管理和利用方式。
德泰储能光储一体化项目配电柜
项目顺利推进,得益于德泰储能在储能领域的深厚积累和前瞻布局。公司不仅拥有完善的全钒液流电池全产业链架构,还积极推进各储能项目生产线建设,包括3,000吨/年高纯五氧化二钒选冶生产线和300MW/年新一代大容量、长时全钒液流电池生产线,均按计划有序推进,预计今年四季度建成投产。德泰储能注重技术创新,成立储能研究院,与长沙理工大学、新加坡国立大学建立技术交流,为公司人才培养、科技成果转化提供了坚实基础。
展望未来,永泰能源将以国家“双碳”目标为指引,深耕储能领域,加快推进储能项目建设和市场拓展。永泰能源表示,计划到2025年形成储能产业规模,到2027—2030年实现全钒液流电池市场占有率30%以上的目标。
目前,我国液流电池储能已形成完整产业链,产业已逐步从探索培育期迈向发展推进期。我国液流电池产业链已有超过95%的环节实现国产化,全链条国产化程度的提高为未来进一步降本增效创造了可能。






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