中國儲能網訊：據外媒報道，在日前由Solar Media主辦的美國2021年儲能峰會上，由行業專家組成的一個討論小組探討了電池儲能系統的安全性以及如何將鋰離子電池儲能系統安全地部署到城市環境中。小組成員并指出，儲能行業應該做好應對鋰離子電池系統故障的充分準備，以使電池單元的熱失控不會引起火災或爆炸。

討論小組成員之一、美國西北太平洋國家實驗室技術顧問Matthew Paiss說：“如果熱失控事件可以預見，那么就可以預防電池火災事件。”Paiss曾是一名消防專家，曾任職于各種安全法規和標準制定技術委員會。

在熱失控測試之后燒毀的鋰離子電池單元

初創廠商Cadenza Innovation公司首席技術官Per Onnerud表示，該公司專門開發了一種新型的“Supercell”電池模塊結構，該結構可防止鋰電池的熱失控級聯到其他電池以引發火災的事件，他說，從統計數據上來說，電池產品的某些故障總是會發生。

雖然一些專家表示，每1000萬個電池中可能只會有一個發生故障，但目前的儲能系統的部署規模越來越大，采用的電池也越來越多，發生故障的可能性也隨之增加。與此同時，采用的電池也越來越大，因此如果電解液等活性物質著火，就會產生更多的易燃氣體。

Onnerud表示，由于這種氣體爆炸和火勢蔓延起的火災是難以接受的。電池的設計應為發生熱失控故障做好準備，以便可以從容地處理這些故障。

Cadenza Innovation公司已經在紐約電力管理局（NYPA）的總部部署了基于其Supercell架構的電池儲能系統試點項目。紐約電力管理局是一家公共電力組織，為紐約州的電力負荷提供約25％的電力。參加了討論小組的紐約電力管理局研發工程師Steven Wilkie表示，與在更偏遠或農村地區安裝電池儲能系統相比，在城市環境中部署電池儲能系統需要更加周全地考慮安全性問題。

儲能開發商需要將風險與儲能部署的迫切需求進行權衡。例如，紐約電力管理局（NYPA）正在市區的高層建筑附近部署一個電池儲能項目。因此，公用事業公司必須考慮可能需要添加哪些附加系統或功能，以確保建筑物內的居民安全，以及即使發生小事故是否需要撤離等事項。

Wilkie指出，更廣泛地說，如果發現異常情況（例如熱失控），則需要制定預期的響應程序和計劃。需要從部署電池儲能系統的用戶角度來研究與當地消防部門的合作，在任何給定情況下該如何做，并使用正確的監測儀器和設備。

風險預防的許多方面

紐約電力管理局（NYPA）認識到電池在某些情況下可能會發生熱失控，并且應該能夠有效應對。電池儲能系統內部的噴淋系統應對此有效進行處理，其中包括用于防止可燃氣體積聚而爆燃的通風系統和滅火系統。他說，將良好的電池管理系統與一定程度的人工通風措施相結合，可以減少電池儲能系統爆炸的危險，這是希望避免或顯著降低電池火災的措施。

大型公用事業和能源控股廠商杜克能源公司儲能業務負責人Jay Sadler表示，對于杜克能源公司來說，該公司已經開始在農村地區部署儲能系統，但越來越多的儲能系統將部署城市環境中，這需要根據具體情況評估風險。

與此同時，需要盡可能降低風險。杜克能源公司正在實施Wilkie提到的所有安全技術，無論是在農村還是城市地區。Sadler說，“電池儲能系統需要采用更嚴格的運營標準。如果能迅速檢測到電池逸出的氣體，那么就降低起火和爆炸的可能性。”他表示，該公司所使用的安全技術包括Li-Ion Tamer氣體檢測系統。

風險管理的另一個方面是，電池儲能系統能夠以保守的方式運行。杜克能源公司對其部署的電池儲能系統中的電池的充電狀態進行監控和限制。為了降低風險，即使電池制造商聲稱他們的電池能夠在5％的電量狀態下運行，杜克能源公司的運營團隊也只將電量降低到15％，這就是Jay Sadler所稱的“標準化”措施之一。

與此同時，電池儲能系統需要良好的維護，例如定期清理電池儲能系統的空調系統的過濾器。但是，從成本角度來看面臨的一個問題是，較新的電池儲能系統采用了最新技術以確保安全，很多老舊的電池儲能系統并沒有采用。Sadler表示，將這些新技術應用在這些老舊電池儲能系統在成本上并不劃算。他說，目前缺乏簡單的解決方案來確保緊急響應人員能夠安全地處理這些電池儲能系統的任何問題，這一差距引發了一些擔憂。

美國桑迪亞國家實驗室首席技術官Josh Lamb博士表示，任何儲能技術始終存在固有的風險，尤其是隨著技術的進步和能量密度的提高，越來越多的能量被容納到體積越來越小的電池產品設備中。他說，“任何電池都有重大風險，因此我們應該了解如何安全處理火災。”

對于美國桑迪亞國家實驗室團隊來說，目前面臨的一個挑戰是，雖然可以測試電池或儲能系統出問題時會發生什么，但很難評估在現場出現問題的可能性。Lamb說，這使得很難向最終用戶說明將面臨的風險。

Cadenza Innovation的Per Onnerud表示，在安全教育方面，儲能行業仍然存在一些差距，而且這種差距還涉及安全測試。例如，穿刺測試（將釘子釘進鋰電池以引起熱失控）被認為是對電池的主要安全性和故障測試之一。

但是，穿刺測試的目的是模擬在電池單元級別發生內部短路（熱失控的主要原因之一）時出現的情況。如果電池生產廠商知道如何規避或減輕穿刺測試的影響，則這種測試就不能很好地衡量電池對內部短路的反應。

研究機構還制定了其他測試標準，例如美國國家可再生能源實驗室（NREL）使用內部短路裝置，該裝置使用熔化的蠟加熱電池從而產生短路，Onnerud說，“這是我們希望在電池行業中看到的測試類型。”

Onnerud提到的另一個安全教育差距是，磷酸鐵鋰（LFP）電池化學通常被認為比鎳錳鈷（NMC）和其他類型的電池更安全，并且在某種程度上說，它具有較高的溫度耐受性和耐濫用性，但是仍然含有可產生爆炸性氣體的活性電解質材料。在城市環境中，確保這些氣體逸出或被充分稀釋而不會造成太大的風險，將是安全使用電池儲能系統的一個主要考慮因素。

Onnerud表示，電池儲能行業非常重視安全性，并且其標準和規范正在迅速發展。他說，鋰離子電池儲能系統肯定比核能發電更加安全。美國西北太平洋國家實驗室技術顧問Matthew Paiss指出，高速行駛的攜帶燃料的汽車很可能不符合安全規定，但并不影響其廣泛應用，電池儲能系統也是如此，只是需要加強安全性。

Per Onnerud說，“盡管可能還會有其他選擇，但目前鋰離子電池是我們可以采用的成本最低的儲能技術。隨著人類面臨氣候變化的緊迫性，化石燃料的能源轉型必須迅速進行。鋰離子電池已經并且將繼續是這一轉型的關鍵部分。”

他表示，從測試的透明度、開發更好的安全設備、與消防部門和其他機構的合作來看，所有這些措施對于加強安全性至關重要。此外，美國消防協會的NFPA 855等規范和標準需要在全國范圍內實施，以確保電池儲能系統的最佳安全實踐的統一性。

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