編者按:2018年是鋰離子電池發(fā)展最迅速的一年,鋰離子電池儲能應(yīng)用潛力巨大,然目前儲能鋰離子電池將面臨三大問題亟待解決。
2018年全球儲能鋰電池出貨量同比增長90.2%,產(chǎn)業(yè)發(fā)展開始步入爆發(fā)式增長階段。然而,與此形成鮮明對比的是,鋰離子電池的質(zhì)量、壽命、安全等問題日益顯現(xiàn)。停機、著火事故頻發(fā),產(chǎn)業(yè)發(fā)展遭遇瓶頸。不難看出,鋰離子電池儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇與風(fēng)險并存,亟需進行深入研究,找準(zhǔn)問題精準(zhǔn)施策。
鋰離子電池儲能應(yīng)用潛力巨大
技術(shù)適應(yīng)性強,應(yīng)用范圍和場景廣闊。鋰離子電池儲能具有能量密度大、自放電小、無記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬,以及可快速充放電、使用壽命長、環(huán)境污染小和不受地形等自然條件限制等優(yōu)點,是目前儲能產(chǎn)品開發(fā)中適應(yīng)性最好的技術(shù)路線,可以勝任各種復(fù)雜的場景,在發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)等主要儲能領(lǐng)域均有很強的競爭力。
在發(fā)電側(cè),鋰離子電池儲能主要應(yīng)用于光儲電站、風(fēng)儲電站、自動發(fā)電控制(AGC)調(diào)頻電站等;在用戶側(cè),主要應(yīng)用于通信基站、軌道交通、家庭儲能和備用電源等;在電網(wǎng)側(cè),主要應(yīng)用于變電站儲能、虛擬發(fā)電廠、微電網(wǎng)和調(diào)峰調(diào)頻等場景。
產(chǎn)業(yè)配套能力強,規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)顯著。在新能源汽車銷量迅猛增長的帶動下,鋰離子電池行業(yè)也保持了良好發(fā)展勢頭。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,2018年我國各類鋰離子電池產(chǎn)量124.2億瓦時(GWh),同比增長23.1%,這為鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。尤其是成本低、安全性較好的磷酸鐵鋰電池正迎來新一輪增長期,正極材料、負極材料、隔膜、電解液等關(guān)鍵材料市場持續(xù)擴張,產(chǎn)業(yè)配套能力不斷增強,有力支撐了鋰離子電池在儲能領(lǐng)域的大量應(yīng)用。隨著鋰電池行業(yè)骨干企業(yè)的迅速成長,規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)日益顯現(xiàn),鋰離子電池價格成本大幅下降,在儲能領(lǐng)域應(yīng)用的經(jīng)濟性更加可行。
產(chǎn)業(yè)融合延伸性好,將成為能源革命的重要支撐。以新能源、電動汽車、智能電網(wǎng)為代表的能源革命正在全球范圍內(nèi)深入發(fā)展,電池儲能產(chǎn)業(yè)將成為推動新一輪能源變革的重要紐帶與催化劑。
第一,鋰電池儲能是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要延伸和主要方向。鋰電池儲能設(shè)施的配套應(yīng)用可有效解決新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性和并網(wǎng)技術(shù)問題,從而提高電能質(zhì)量,實現(xiàn)對新能源的高效利用。
第二,鋰電池儲能與電動汽車產(chǎn)業(yè)高度融合、相輔相成,電動汽車在停放時可作為分布式儲能設(shè)施發(fā)揮移峰填谷作用,動力電池退役后還可作為儲能電池進行梯次利用。
第三,儲能技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要組成部分,可提升電網(wǎng)運行的可靠性與靈活性。
制約鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大問題
第一,安全性存在隱患。
鋰電池在過充、過放、過熱和機械碰撞等內(nèi)外部因素作用下,容易引起電池隔膜崩潰、內(nèi)部短路,導(dǎo)致熱失控進而引發(fā)安全問題。此外,鋰電池目前采用的電解液多為易燃或可燃的有機溶劑,增加了發(fā)生火災(zāi)的隱患。傳統(tǒng)的安全消防措施往往并不能有效抑制鋰電池的熱失控,會造成初期火災(zāi)迅速蔓延,進而演變?yōu)榇笠?guī)模的火災(zāi)。2017年8月至2019年5月間,韓國接連發(fā)生了23起儲能電站火災(zāi)事故,韓國政府曾一度暫停了所有正在運行的儲能電站項目,解決鋰電池儲能系統(tǒng)的安全問題成為重中之重。
第二,政策標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范發(fā)展滯后。
鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)還處于孕育期,政策仍將是驅(qū)動市場發(fā)展的主要動力。目前我國在該領(lǐng)域的相關(guān)戰(zhàn)略和政策研究不充分,缺乏有效的引導(dǎo)政策和激勵措施,不利于鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)的進一步做大做強。此外,我國鋰電池儲能的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定工作尚處于起步階段,目前只發(fā)布了1項國標(biāo)和3項團體標(biāo)準(zhǔn)。
第三,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滯后已成為影響行業(yè)規(guī)范化發(fā)展的主要癥結(jié),可能導(dǎo)致儲能項目設(shè)計過于簡單、性能指標(biāo)模糊、檢驗測試缺乏和安全隱患大等問題。
項目檢測管理不系統(tǒng)、不深入。目前,在全國范圍內(nèi)還沒有一家大規(guī)模的儲能鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量綜合檢驗機構(gòu),部分檢驗項目和參數(shù)設(shè)置分布在全國十多個檢驗機構(gòu),大部分儲能用鋰電池產(chǎn)品的質(zhì)量、安全性檢驗,特別是高電壓、大電流、防爆等試驗在國內(nèi)仍處于缺失狀態(tài)。一系列的儲能電站事故暴露了儲能系統(tǒng)檢測和管理問題突出,在沒有對儲能系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性進行充分論證的情況下,不少公司或機構(gòu)就急于上馬儲能項目,系統(tǒng)測試與驗證期過短,有些技術(shù)門檻及安全措施沒能嚴(yán)格到位,倉促交付現(xiàn)象突出。
幾點思考
(一)開展鋰電池儲能重大戰(zhàn)略和政策研究。
聚焦安全性、可靠性、能源轉(zhuǎn)化效率及壽命等關(guān)鍵問題,加強頂層規(guī)劃設(shè)計,研究制定鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略規(guī)劃,明確產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)、突破方向和重點任務(wù)。
研究促進鋰電池儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)路線圖,不斷完善政策機制和商業(yè)模式,培育龍頭骨干企業(yè),引導(dǎo)利益相關(guān)方共同努力,加快推動鋰電池儲能項目的應(yīng)用落地。
(二)推進重點技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研制與實施。協(xié)調(diào)有關(guān)單位和標(biāo)準(zhǔn)化組織機構(gòu),組建鋰電池儲能標(biāo)準(zhǔn)化委員會和工作組。
從系統(tǒng)應(yīng)用的角度,全面開展對鋰電池儲能規(guī)劃、設(shè)計、制造、運行、維護和回收等重點標(biāo)準(zhǔn)的研制,建立全流程各環(huán)節(jié)相互支撐、協(xié)同發(fā)展的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,重點推進安全與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的研制。積極參與鋰電池儲能國際標(biāo)準(zhǔn)化活動,牽頭或參與研制鋰電池儲能的重要國際標(biāo)準(zhǔn),提高國際影響力和話語權(quán)。開展鋰電池儲能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn),推動標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用實施。
(三)深入開展安全質(zhì)量檢測和認證。
開展鋰電池儲能適應(yīng)性檢測技術(shù)研究,開發(fā)高精度、高可靠性的測試技術(shù)和專用測試設(shè)備,提升檢測設(shè)備的智能化水平和測試效率。完善儲能電池電化學(xué)性能及安全性測試的評估方法與模型,增加運營管理階段的檢測頻率,研究和建立鋰電池儲能系統(tǒng)安全性檢測和認證制度。
培育建設(shè)一批鋰電池儲能綜合檢測平臺和認證機構(gòu),強化服務(wù)功能,防范和化解各類風(fēng)險問題,推動鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
(四)構(gòu)建鋰電池儲能項目全生命周期管理體系。
牢固樹立全生命周期思想,針對目前鋰電池儲能項目建設(shè)和運營管理中存在的安全性、可靠性等問題,統(tǒng)籌考慮整個儲能系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝、運行、維護和回收等全生命周期各階段的關(guān)鍵要素和管理要求,加快實現(xiàn)全流程、全要素的精細化、系統(tǒng)化管理。
原標(biāo)題:儲能鋰電面臨三大問題亟待解決