日前,研究機構指出,近年來美國儲能市場經歷了前所未有的增長,自2021年以來,美國部署的儲能系統裝機容量從1GWh快速增長到17GWh,這一數據表明了電池儲能的安全和性能呈現出令人鼓舞的發展趨勢。
根據美國電力研究院(EPRI)發布的電池儲能系統故障事件數據庫,盡管全球各地部署了大量電池儲能系統,但按裝機容量計算,其故障率已經顯著降低,這表明系統集成商從早期事故中吸取教訓并成功融入電池儲能系統設計和最佳實踐中。
行業專家在最近舉辦的一次網絡研討會上強調,“從制造商的角度來看,獲得證書或通過測試只是最基本要求,為了提高電池儲能系統安全性,行業廠商和用戶必須做很多事情。”
目前的安全標準(特別是UL 9540和UL 9540A)為電池儲能系統安全保障奠定了基礎。然而,行業專家指出這些標準存在重大局限性。雖然UL 9540A法規在電池、模塊和單元層面測試了熱失控,但這些實驗室條件并不能完全模擬真實場景。值得注意的是,當前的標準并未要求進行全面火災測試——即將推出的CSA TS 800標準旨在在2025年解決這一差距。
美國電力研究院(EPRI)數據庫跟蹤全球電池儲能系統的故障情況,有助于確定發展趨勢并為未來的緩解策略提供參考。美國電力研究院(EPRI)與電池預測分析軟件開發商TWAICE公司和太平洋西北國家實驗室(PNNL)開展合作,從電池儲能系統的設計、制造、集成、運營和物理位置等方面對故障根源進行分類,這種對電池儲能系統故障的措施有助于提升行業安全水平。
電池儲能系統制造商正在實施超出最低要求的多層安全功能。例如,將電子元件與電池單元物理分離,以及使用串聯結構而不是集中式架構,以實現更精細的監控和控制。
消防安全仍然是有管轄權的當局(AHJ)和應急響應人員的主要關注點。與傳統建筑火災不同,電池儲能系統發生的火災帶來了獨特挑戰。Mayfield Renewables公司的Ryan Mayfield指出,消防員通常寧愿面對可見的火災,也不愿承擔可燃氣體積聚可能帶來的爆炸風險。他強調了電池儲能系統在人口密集區和偏遠地區之間響應策略的差異。
該行業還正從全球實踐中學習。美國電力研究院(EPRI)數據庫涵蓋了包括美國、歐洲、韓國和中國在內各地電池儲能系統的安全事件,盡管語言障礙和媒體報道可能會影響數據收集。例如,在亞洲市場,認證流程包括從13英尺高處進行跌落測試,以模擬真實世界中的事故——這是美國標準目前未強制要求的內容。
長期維護是另一個關鍵的安全考慮因素,電池老化,其特性和性能將會發生變化,可能影響安全參數。隨著時間的推移,電池特性會發生變化。內阻會變化,散熱特性也會變化,這強調了根據美國國家消防保護協會(NFPA)855指南制定全面的運維(O&M)計劃的重要性。
遠程監控功能正變得越來越復雜,可以及早發現潛在問題。電池管理系統(BMS)可以實時跟蹤多個參數,在問題升級之前采取預防措施。
展望未來,電池儲能行業面臨幾個關鍵挑戰:
(1)制定更現實的測試方案,更好地反映現場情況。
(2)實現跨管轄區的應急響應程序標準化。
(3)建立和完善數據收集和事故信息共享。
(4)在空間效率與安全要求之間取得平衡。
(5)在數十年的全生命周期里保障電池儲能系統安全。
隨著電池儲能市場繼續快速增長,到2030年美國部署的電池儲能系統裝機規模或超過100GW,而電池儲能行業廠商和用戶對安全的重視正在取得積極成效。EPRI記錄的故障率下降,加上設計、監控和應急響應協議的不斷改進,表明電池儲能在擴展部署的同時成功地管理了安全風險。
專家們的共識是明確的:雖然目前的安全標準提供了至關重要的基礎,但電池儲能行業廠商必須繼續超越最低要求,借鑒全球最佳實踐,并在電池儲能系統的生命周期中保持警惕。美國電力研究院(EPRI)數據庫是這一持續改進過程的重要資源,有助于確保電網規模的電池儲能系統能夠在保持最高安全標準的同時,在清潔能源轉型中發揮其重要作用。