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全国人大代表姜希猛:多举措提高电化学储能系统性

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“电化学储能虽然前景广阔,但也面临不少困难。首当其冲的就是问题。”全国人大代表、乐山太阳能研究院院长姜希猛在接受科技日报记者采访时表示。

他今年带来关于电化学储能系统、高质量发展的建议。

姜希猛分析,在我国“双碳”战略下,以光伏、风电为代表的新能源蓬勃发展。随着光伏、风电大量的接入,电网的调频、调峰资源需求急剧上升,储能系统在解决新能源消纳、增强电网稳定性、提高配电系统利用效率等方面发挥的作用日益重要。电化学储能(锂离子)系统,由于部署环境要求低,适用场景多,其应用规模正在快速增长。

《中国锂离子电池行业发展白皮书(2022年)》显示,2014年以来,我国一直是全球很大的锂离子电池生产和制造我国。随着全球新能源汽车渗透率的持续提升以及“双碳”目标的逐步推进,汽车动力电池和储能电池的需求量将持续以较高速度增长,而2030年之前,其他电池体系仍难以大规模产业化发展,锂离子电池仍将是主流技术路线。但另一方面,由于单体容量过大,锂离子电池在充放电过程中易产生高温,诱发不因素。

“锂离子电池在制造工艺上正负极之间只有一层很薄的隔膜绝缘。”姜希猛说,在长期数千次的充放电循环中,尤其是过充过放状态下,电化学反应中负极会有锂晶体析出现象发生,若持续累积则可能很终将刺破隔膜,造成电芯短路故障,局部热失控。基于锂离子的电化学储能系统将数千个电芯进行串/并联放在集装箱有限空间内,其中任何一个电芯出现问题,如果没有严密的防护措施提前应对,都可能引起系统的连锁反应,造成爆炸事故。

近年外已经出现过数十起储能电站的事故问题。以韩国为例,自2018年以来已经累计发生24起电化学储能电站起火爆炸事故。2021年4月16日发生的北京大红门事故,多部门联合调查报告明确了事故原因:某个电芯发生内短路故障,局部发热,引发其所在的电池包热失控起火;进一步释放大量易燃易爆组分,与空气混合形成爆炸性气体,遇电气火花造成爆炸。

姜希猛说,欧美等电化学储能应用较早的区域,已经明确将储能电站电池热失控风险评估作为强制入网标准。“当前尚未出台针对储能电站电池系统的规范及技术标准要求,仅有部分团标提及储能集装箱间距、防火要求。”他表示。

姜希猛建议,尽快出台储能电站建设运维指引标准,完善电化学储能电池系统热失控发生前预警、事故时保护机制、事故后防扩散技术要求,指导储能电站体系建立,降低储能电站失火风险,为储能、有序、高质量发展打好基础。

此外,姜希猛呼吁出台储能产品设计和生产架构指引标准。在系统设备的技术层面,要求储能系统制造商具备从电芯、模块、电池簇、到集装箱系统的多级保障设计,用的技术架构提供、可靠的储能产品整机方案。

他特别提到,要充分发挥新材料和新技术的作用。例如,充分发挥气凝胶的隔热防火功能,加速气凝胶在锂电池防护领域的推广应用。

气凝胶被公认为是“世界上已知的质量很轻的固体材料,并被视为改变世界的材料”,是节能绝热材料。去年10月份发布的《关于完整准确完整贯彻新发展理念,做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》,都明确提出“推进气凝胶材料的研发和应用”。

姜希猛介绍道,气凝胶兼具阻燃性能高、体积轻及用量少的特点,成为动力电池电芯隔热材料的,目前已经被电池企业和新能源汽车厂家所采用“自2020年气凝胶电池隔热片在动力电池领域逐渐推广应用以来,动力锂电池的热失控事故降低。”姜希猛说,但遗憾的是,到目前为止,气凝胶在此领域还没有做到完整覆盖,希望相关部门加大推广力度。

此外,他建议从我国层面建立锂离子电池全生命周期可追溯机制。锂离子电池作为电化学储能关键部件,应将其生产制造、系统组装、运行、维护、退役等环节纳入数字化平台监测,做到事故可追溯,产品质量可溯源。从源头上提升电池质量,杜绝储能事故,为电化学储能的长期发展铺好基石。

“还要建立健全储能系统、透明、统一的我国(或省级)管理实时监控平台,以信息化手段提升储能系统监管实效。”姜希猛说,通过大数据、信息化手段对中大规模的储能系统运行实时监控,实现全国各地区储能信息共享,提升检查及上网设备运行状态评估能力,助力以新能源为主体的电力结构转型。

据悉,2021年12月,工信部正式下达强制性我国标准《电能存储系统用锂蓄电池和电池组 要求》制定计划,今年1月18日,储能用锂电池强标启动会在北京召开,标志着该强标编制工作正式启动。