熱訊：儲能電站為什么不能使用三元鋰電池：儲能如何跨越安全和成本兩道坎

可再生能源持續增加，全球都在加速布局儲能，以平抑新能源增加帶來的電力間歇性以及對電網的沖擊。

除了跟電網匹配的大型儲能，隨著市場主體不斷追求低碳的腳步，儲能產品正逐步走入工廠。在美國、日本、德國等地，儲能產品已走入家庭。

新型電力系統的建設，關鍵在于長時儲能的部署，而儲能的規?；彤a業化，安全和低成本是關鍵。

(資料圖)

圖說：特斯拉家用儲能 來源：National Renewable Energy Lab

在中國，近期也不斷出臺政策，促進和規范儲能的發展，并對相關安全標準提出要求。

今年2月，國家發改委、國家能源局發布《“十四五”新型儲能發展實施方案》，明確除抽水蓄能以外的其他所有儲能技術和形式，即新型儲能，到2025年儲能由商業化初期步入規?；l展階段、具備大規模商業化應用條件。

5月，國家能源局綜合司發布《關于加強電化學儲能電站安全管理的通知》，從電化學儲能電站安全管理、電站規劃設計安全管理、做好電化學儲能電站設備選型、嚴格電化學儲能電站施工驗收等七個方面對電化學儲能電站安全提出了具體措施。

6月29日，國家能源局又發布《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)(征求意見稿)》。

《意見稿》針對電化學儲能電站火災事故防范，提出了詳細要求，包括：

1)中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池;

2)選用梯次利用動力電池時，應進行一致性篩選并結合溯源數據進行安全評估;

3)鋰離子電池設備間應單層布置，宜采用預制艙式。站房式鋰離子電池設備間，單個防火分區電池容量不宜超過6MWh;超過6MWh時，室內應設置固定自動滅火系統;

……

盡管跟電站匹配的中大型儲能方式有很多種，包括以抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能為主的機械儲能，電磁儲能，電化學儲能等，但國家連續針對電化學儲能做出要求，這次干脆把三元鋰電池、鈉硫電池踢出中大型電化學儲能電站之列，說明政策制定者把儲能設備的安全性放在首位考慮。

一方面電化學儲能不受自然條件影響，具有能量密度高、工作電壓大、循環壽命長、充電速度快等的特點，可以比較方便布置;另一方面，電化學本身就會發生電化學反應，一旦出了故障，不易撲滅。從全球看，盡管儲能規范與技術日益成熟，但跟電化學儲能相關的火災事故仍無法幸免。

2018~2021年間，全球儲能系統火災事故次數日益，期間光韓國就累計27起，最令人震驚。

2019年4月，美國亞利桑那州儲能火災，造成四名消防員受傷;2021年北京大紅門儲能電站起火爆炸，一名值班電工遇難、二名消防員死亡、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儲能系統發生爆燃，延燒了四天;今年3月底，中國臺灣龍井儲能案場也發生失火意外……

不論是全球主要儲能系統使用的三元鋰電池，或是中國目前主力的磷酸鐵鋰電池，儲能系統都必須回歸到最根本的安全，才是發展的基石。

圖說：澳大利亞曾發生特斯拉儲能系統火災 來源：Country Fire Authority

美韓經驗：儲能安全需持續健全規范

電化學儲能系統內有上百至上萬顆的電池，一旦起火，處理難度很高，也可能延燒擴大，因此，除了儲能產品本身合格、現場維護和管理非常重要外，還必須搭配消防規范，才能有效降低風險。

這方面，可參考和學習美國、韓國等國的規范。

儲能失火經驗慘痛的韓國，于2018年公告鋰離子電池儲能系統防火安全指引(KFS 412)，之后連續于2019年、2020年公布調查報告。通過一連串管制，2020年與2021年韓國關于儲能的事故果然大幅下降。

不過，今年韓國儲能火災再度增加，5月，韓國能源部公布新一輪的儲能系統安全措施，從限制電池荷電、定期檢查等地方加強防護。

美國的儲能規范起源較早，2014年民間檢測實驗室UL公布全球第一個儲能系統安全標準(UL 9540)?！秶H消防規范》(IFC)2018版本也納入儲能消防規定。2019年NFPA(美國消防協會)再提出定置型儲能系統安裝標準(NFPA 855)。

截至今年，這些標準與法規仍持續更新，各州則依當地法規采用。

美國的UL 9540標準，是把儲能產品安規跟儲能消防規范區分開來，重點不盡相同。產品安規是對儲能系統本身的檢測，檢測項目包括電力、機械、流體、環境等。消防規范則為降低災害規模，包括儲能柜的能量限制、與鄰柜的安全距離，消防設備、供水、火災偵測等項目。

UL于2014年公布UL 9540，也是全球第一個儲能系統安全標準。UL是美國的安全檢測實驗室，非屬官方、也非強制性，但其影響力不容小覷。例如，Amazon美國站從2018年起下架未取得UL認證的車充、電池及充電器等產品，作為其網站上電子產品的安全把關。

一套儲能系統由電池芯、模塊、電池管理、電力轉換等子系統組成，UL對各子系統都有不同的認證方式。

其中，UL 9540所指的是整體完成后的“儲能系統”的安全標準。不過，要取得這項認證，不僅要通過系統測試，從一開始的設計到各子系統的使用也須全面檢視，涵蓋面完整，因此被視為最嚴格的儲能系統認證。

高安全和低成本是電化學儲能未來

對中國來說，新型儲能的發展空間非常廣闊。中科院電工研究所儲能技術研究組組長陳永翀說，盡管我國的儲能裝機規模世界第一，但儲能與風電光伏新能源裝機規模的比例(簡稱“儲新比”)不到7%;相對而言，其他國家和地區的平均儲新比已達15.8%。

隨著新能源發電規模的快速增加，我國儲新比還有很大的增長空間。

電池儲能系統集成、安全防護等技術不斷升級，液流電池、壓縮空氣儲能等長時儲能技術不斷突破，得到了越來越多的資本和市場認可，產能和項目規劃都在緊鑼密鼓進行中。

據高工鋰電不完全統計，2022年開年以來，國內投擴建儲能項目涉及金額達540.44億元，涉及規模超81GWh。

在整個儲能市場規模不斷擴大的背景下，隨著電化學儲能技術的不斷進步，應用成本快快速下降，其規模也大幅提高。其中，目前建設的新型儲能項目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、儲熱蓄冷等占比較小。

圖說：近年國內化學儲能裝機規模 來源：英大證券研究所

近5年，鋰電池能量密度提高了1倍以上、循環壽命提高了2至3倍、應用成本下降超過60%。

但讓業界擔憂的是，最近因為原材料價格維持高位，導致儲能成本不斷上升。儲能電池的成本占整個儲能系統成本的50%以上，上游原材料價格的持續走高，導致下游儲能產業成本進一步承壓。

2月，鋰電池上游原材料價格維持高位，導致四大關鍵材料價格難降。其中，磷酸鐵鋰材料均價達16-17萬元/噸，負極材料均價達3.5-4.8萬元/噸，9μm濕法隔膜均價達1.3-1.55元/平方米，電解液均價達10-12.05萬元/噸。

儲能系統成本的上升，導致儲能項目中標價格上漲。根據高工鋰電統計的招投標價格來看，2月儲能系統價格最低為1.41元/Wh，最高達到1.97元/Wh;目前儲能系統的平均價格已經上漲到1.8元/瓦時，相比于2021年的1.5元/瓦時，上漲了20%。

不僅如此，加大安全投入也會增加儲能項目成本。

為此，專家建議，要加快建立新型儲能價格等成本疏導機制。當前有關部門已出臺加快推動新型儲能發展的指導意見、“十四五”實施方案等，鼓勵儲能項目通過電力市場疏導成本、獲取收益。但目前參與市場的準入條件、交易機制等細則尚未明確，各側儲能缺乏成熟的商業模式，企業安裝儲能的積極性并不高。

國網能源研究院新能源與統計研究所副所長黃碧斌建議，國家應進一步細化電網側獨立儲能參與市場機制，完善電網側替代性儲能價格疏導機制，完善峰谷電價、尖峰電價政策，優化峰谷電價價差，為用戶側儲能發展創造空間。

總之，儲能要走規?；a業化、市場化之路，一方面需要鼓勵不同技術路線的競爭，另一方面，高安全、低成本、可持續則是共同目標。

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