La capacidad de las baterías de almacenamiento de energía es cada vez mayor, ¿cómo resolver el riesgo de seguridad?

En los últimos años, la industria de almacenamiento de energía de mi país ha dado paso a un crecimiento explosivo.

Con el fin de aprovechar mejor el mercado y buscar mayores beneficios económicos, las empresas de energía continúan optimizando la estructura y el diseño de las baterías de almacenamiento de energía para lograr una mayor densidad de energía y una vida útil más larga. Combinando algunas de las principales empresas de fabricación de almacenamiento de energía, el desarrollo de "gran capacidad" también se ha convertido en una tendencia importante en la actualidad.

La batería de almacenamiento de energía de cuchilla corta laminada L500 tipo 325Ah producida por Honeycomb Energy tiene solo 21 mm de grosor, que es 2/3 más delgada que la batería de almacenamiento de energía de 280Ah;

El producto de celda de almacenamiento de energía de 315Ah de Envision Power ha aumentado la densidad de energía en un 11% sobre la base de mantener el tamaño sin cambios;

La batería de almacenamiento de energía a gran escala de 320 Ah producida por Penghui Energy tiene un aumento de capacidad único del 14 %;

EVE Lithium Energy ha lanzado una celda de almacenamiento de energía de gran capacidad de 560 Ah, y una sola batería puede almacenar 1,792 kWh de energía;

Sin embargo, la gran capacidad también marca el comienzo de nuevos desafíos para el desarrollo de baterías de almacenamiento de energía.

A medida que aumenta la capacidad, la densidad de energía dentro de la batería también aumenta correspondientemente, lo que conduce a una mayor liberación de energía y a riesgos de seguridad más graves.

En los últimos años, se han producido incendios y explosiones en las centrales eléctricas de almacenamiento de energía de vez en cuando, y los casos graves pueden incluso causar bajas en los empleados. La seguridad de los sistemas de almacenamiento de energía siempre ha sido un tema de preocupación.

En la 4ª Conferencia de Intercambio Internacional de Baterías Eléctricas y Vehículos de Nueva Energía (CIBF2023 Shenzhen), Ouyang Minggao, académico de la Academia de Ciencias de China, dijo que las baterías de fosfato de hierro y litio generalmente se consideran relativamente seguras, y esto es cierto para las baterías pequeñas de litio. baterías de fosfato de hierro en esencia. Sin embargo, para una batería de gran capacidad, la temperatura interna puede superar los 800 grados, lo que supera la temperatura de descomposición del cátodo de fosfato de hierro y litio.

Para baterías de tamaño pequeño, debido a que hay una reacción en cadena en el medio, hay una partición y el material del electrodo positivo básicamente no se descompone hasta que supera los 500 grados, por lo que las baterías pequeñas no están en este rango. Sin embargo, la capacidad de la batería puede alcanzar los 700-900 grados y puede romperse y atravesar el separador, provocando la descomposición del material del electrodo positivo. Las baterías de almacenamiento de energía actuales son básicamente más de 300 amperios-hora (Ah), lo que sigue siendo muy peligroso.

Por un lado, es necesario ampliar la capacidad y reducir los costos, y por otro lado, es necesario mantener el resultado final de los riesgos de seguridad. ¿Cómo equilibrar los dos?

La industria del almacenamiento de energía concede gran importancia a la seguridad de las baterías

Si bien las centrales eléctricas de almacenamiento de energía se están desarrollando hacia una gran capacidad, la seguridad del almacenamiento de energía y la protección contra incendios también enfrentarán pruebas más severas. La seguridad es el resultado final para el desarrollo de la industria del almacenamiento de energía.

Según las estadísticas de la Alianza tecnológica de la industria de almacenamiento de energía de Zhongguancun, desde 2011 ha habido más de 70 accidentes de seguridad en el almacenamiento de energía en todo el mundo. En 2022, habrá 17 accidentes de almacenamiento de energía en todo el mundo, excluyendo el almacenamiento doméstico.

El Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de China señaló en el informe de análisis de accidentes que hay dos causas principales de la explosión de la estación de energía: por un lado, la causa principal de la combustión y explosión de la batería de iones de litio es el escape térmico. de la batería Por ejemplo, no se puede garantizar la seguridad y la calidad de la batería de almacenamiento de energía. Escapes térmicos; por otro lado, el BMS, el PCS, el transformador y los equipos de protección de relés relacionados y los equipos de comunicación incluidos en el sistema de almacenamiento de energía de la batería pueden tener defectos de calidad, un proceso de instalación y puesta en marcha no estándar, ajustes irrazonables y aislamiento insuficiente. , directa o indirectamente causan problemas de seguridad en el sistema de almacenamiento de energía.

En caso de accidente, además de los peligros causados ​​por el fuego y la explosión en sí, también pueden liberarse sustancias químicas tóxicas que causen peligros químicos, e incluso pueden ocurrir peligros eléctricos o peligros físicos cuando el personal pertinente repara o rescata el sistema de almacenamiento de energía. . .

La demanda de control de temperatura de almacenamiento de energía y protección contra incendios ha aumentado. La edición de 2014 de la norma nacional "Código para el diseño de centrales eléctricas de almacenamiento de energía electroquímica" ha sido difícil de cumplir con el rápido desarrollo de los requisitos de seguridad del almacenamiento de energía. Además de los estándares nacionales, solo existen algunos estándares empresariales, estándares grupales, estándares locales, estándares estadounidenses NFPA855, UL9540, etc. como referencia. Las normas de seguridad del almacenamiento de energía aún deben regularse más.

El nuevo estándar nacional para la seguridad del almacenamiento de energía GB/T 42288-2022 "Reglamento de seguridad para centrales eléctricas de almacenamiento de energía electroquímica" fue aprobado por la Administración Estatal de Regulación del Mercado (Comité de Estándares) y se implementará oficialmente en julio de este año. Los estándares de seguridad del almacenamiento de energía están mejorando gradualmente y volviéndose más estrictos, avanzando hacia la estandarización, una nueva etapa de desarrollo a gran escala.

Debido a los frecuentes accidentes de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía, los estándares de seguridad de almacenamiento de energía de mi país se están acercando a los estándares mundiales y están mejorando constantemente y volviéndose más estrictos. Se espera que la importancia de los sistemas de control de temperatura y protección contra incendios de almacenamiento de energía aumente significativamente, y se espera que marque el comienzo de un mayor desarrollo.

¿Cómo pueden ser más seguras las centrales eléctricas de almacenamiento de energía?

Yang Yusheng, académico de la Academia China de Ingeniería, cree que en la actualidad, las baterías de alta energía, como las baterías ternarias con alto contenido de níquel, no deberían ser el foco del desarrollo, y existe incertidumbre sobre el éxito de las baterías de estado sólido. . En la actualidad, parece que la batería de fosfato de hierro y litio tiene una alta seguridad y una larga vida útil. No utiliza metales como el níquel o el cobalto. Puede convertirse en la fuerza principal, pero debe continuar mejorando el rendimiento de costos.

Según Huidong, el experto principal del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de China, teóricamente hablando, el fosfato de hierro y litio no es absolutamente seguro, pero sí relativamente seguro. Los accidentes de seguridad de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía vistos hasta ahora a menudo ocurren cuando falta la alerta temprana o se retrasa. Además, las medidas de protección contra incendios existentes no están configuradas para incendios, y eventualmente se convierten en accidentes graves.

Según las estadísticas incompletas de la base de datos global de almacenamiento de energía de CNESA, habrá muchos accidentes de baterías de iones de litio ternarias en 2021-2022, pero los proyectos de baterías ternarias rara vez se utilizan en los últimos dos años, y son básicamente proyectos anteriores. Hay 6 cajas de fosfato de hierro y litio, 1 batería de plomo-ácido y se desconocen los tipos de baterías restantes.

Por supuesto, con la posición clave del almacenamiento de energía en el objetivo del "doble carbono" y el aumento en la cantidad de proyectos puestos en marcha, la supervisión de la seguridad del almacenamiento de energía y la investigación relacionada también están recibiendo cada vez más atención.

El académico Ouyang Minggao dijo recientemente que el índice de explosión del fosfato de hierro y litio en las baterías de gran capacidad es el doble que el de las baterías ternarias.

Frente a las numerosas rutas de tecnología de almacenamiento de energía, muchos expertos dijeron que aunque existen muchas rutas de tecnología de baterías en la actualidad, estas tecnologías existentes no serán la ruta principal en el futuro y las tecnologías disruptivas definitivamente aparecerán en el futuro.

En el futuro, el objetivo de la tecnología de almacenamiento de energía electroquímica es "bajo costo, larga vida útil, alta seguridad y fácil reciclaje", que espera innovaciones disruptivas y avances tecnológicos.

Para mejorar la seguridad de las centrales de almacenamiento de energía es necesario tomar una serie de medidas:

En primer lugar, se debe fortalecer la construcción de un sistema de alerta temprana, incluido el monitoreo en tiempo real de parámetros como la temperatura, el voltaje, la corriente y la presión de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía, para garantizar que los posibles riesgos de seguridad puedan detectarse y respondido en tiempo y forma. En segundo lugar, dada la particularidad de las centrales de almacenamiento de energía, se establecen medidas especiales de protección contra incendios y planes de emergencia para hacer frente a emergencias como los incendios. Además, preste atención al diseño y proceso del sistema de batería, adopte materiales avanzados de aislamiento térmico y tecnología de disipación de calor, controle de manera efectiva la temperatura y la liberación de energía de la batería y reduzca los posibles riesgos de seguridad. Al mismo tiempo,

La Administración Nacional de Energía también afirmó que es necesario fortalecer la aceptación de conexión a la red. Las empresas de la red eléctrica deben cooperar activamente con la conexión a la red y la aceptación de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía electroquímica, y evitar la "conexión a la red enferma" para las centrales eléctricas que no cumplen con los requisitos de las normas técnicas de conexión a la red nacional (industrial). El plan de operación de programación debe optimizarse, y el intervalo de programación seguro de la central eléctrica debe especificarse en el acuerdo de programación conectado a la red e implementarse estrictamente.