三元锂电池被“除名”背后:储能如何跨越安全和成本两道坎
01 美韩经验:储能安全需持续健全规范
电化学储能系统内有上百至上万颗的电池,一旦起火,处理难度很高,也可能延烧扩大,因此,除了储能产品本身合格、现场维护和管理非常重要外,还必须搭配消防规范,才能有效降低风险。
这方面,可参考和学习美国、韩国等国的规范。
储能失火经验惨痛的韩国,于2018年公告锂离子电池储能系统防火安全指引(KFS 412),之后连续于2019年、2020年公布调查报告。通过一连串管制,2020年与2021年韩国关于储能的事故果然大幅下降。
不过,今年韩国储能火灾再度增加,5月,韩国能源部公布新一轮的储能系统安全措施,从限制电池荷电、定期检查等地方加强防护。
美国的储能规范起源较早,2014年民间检测实验室UL公布全球第一个储能系统安全标准(UL 9540)。《国际消防规范》(IFC)2018版本也纳入储能消防规定。2019年NFPA(美国消防协会)再提出定置型储能系统安装标准(NFPA 855)。
截至今年,这些标准与法规仍持续更新,各州则依当地法规采用。
美国的UL 9540标准,是把储能产品安规跟储能消防规范区分开来,重点不尽相同。产品安规是对储能系统本身的检测,检测项目包括电力、机械、流体、环境等。消防规范则为降低灾害规模,包括储能柜的能量限制、与邻柜的安全距离,消防设备、供水、火灾侦测等项目。
UL于2014年公布UL 9540,也是全球第一个储能系统安全标准。UL是美国的安全检测实验室,非属官方、也非强制性,但其影响力不容小觑。例如,Amazon美国站从2018年起下架未取得UL认证的车充、电池及充电器等产品,作为其网站上电子产品的安全把关。
一套储能系统由电池芯、模块、电池管理、电力转换等子系统组成,UL对各子系统都有不同的认证方式。
其中,UL 9540所指的是整体完成后的“储能系统”的安全标准。不过,要取得这项认证,不仅要通过系统测试,从一开始的设计到各子系统的使用也须全面检视,涵盖面完整,因此被视为最严格的储能系统认证。
02 高安全和低成本是电化学储能未来
对中国来说,新型储能的发展空间非常广阔。中科院电工研究所储能技术研究组组长陈永翀说,尽管我国的储能装机规模世界第一,但储能与风电光伏新能源装机规模的比例(简称“储新比”)不到7%;相对而言,其他国家和地区的平均储新比已达15.8%。
随着新能源发电规模的快速增加,我国储新比还有很大的增长空间。
电池储能系统集成、安全防护等技术不断升级,液流电池、压缩空气储能等长时储能技术不断突破,得到了越来越多的资本和市场认可,产能和项目规划都在紧锣密鼓进行中。
据高工锂电不完全统计,2022年开年以来,国内投扩建储能项目涉及金额达540.44亿元,涉及规模超81GWh。
在整个储能市场规模不断扩大的背景下,随着电化学储能技术的不断进步,应用成本快快速下降,其规模也大幅提高。其中,目前建设的新型储能项目80%以上都是锂离子电池,占比最高;其他类型,例如液流电池、铅酸电池、储热蓄冷等占比较小。
近5年,锂电池能量密度提高了1倍以上、循环寿命提高了2至3倍、应用成本下降超过60%。
但让业界担忧的是,最近因为原材料价格维持高位,导致储能成本不断上升。储能电池的成本占整个储能系统成本的50%以上,上游原材料价格的持续走高,导致下游储能产业成本进一步承压。
2月,锂电池上游原材料价格维持高位,导致四大关键材料价格难降。其中,磷酸铁锂材料均价达16-17万元/吨,负极材料均价达3.5-4.8万元/吨,9μm湿法隔膜均价达1.3-1.55元/平方米,电解液均价达10-12.05万元/吨。
储能系统成本的上升,导致储能项目中标价格上涨。根据高工锂电统计的招投标价格来看,2月储能系统价格最低为1.41元/Wh,最高达到1.97元/Wh;目前储能系统的平均价格已经上涨到1.8元/瓦时,相比于2021年的1.5元/瓦时,上涨了20%。
不仅如此,加大安全投入也会增加储能项目成本。
为此,专家建议,要加快建立新型储能价格等成本疏导机制。当前有关部门已出台加快推动新型储能发展的指导意见、“十四五”实施方案等,鼓励储能项目通过电力市场疏导成本、获取收益。但目前参与市场的准入条件、交易机制等细则尚未明确,各侧储能缺乏成熟的商业模式,企业安装储能的积极性并不高。
国网能源研究院新能源与统计研究所副所长黄碧斌建议,国家应进一步细化电网侧独立储能参与市场机制,完善电网侧替代性储能价格疏导机制,完善峰谷电价、尖峰电价政策,优化峰谷电价价差,为用户侧储能发展创造空间。
总之,储能要走规模化、产业化、市场化之路,一方面需要鼓励不同技术路线的竞争,另一方面,高安全、低成本、可持续则是共同目标。
(参考文献详见阅读原文)
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原文标题 : 环球零碳 | 三元锂电池被“除名”背后:储能如何跨越安全和成本两道坎
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