锂电池储能安全-电信级安全锂电储能系统研究与应用--赖世能公开

赖世能中国电信研究院锂电池储能安全-电信级安全锂电储能系统研究与应用2022.9.9 杭州第十二届中国国际储能大会CONTENTS目录04四、锂电池安全方面几个误区0 3三、锂电池安全隐患分析0 2二、电化学储能01一、背景介绍五、锂电池安全对策05一、背景介绍技术层面应急备电储能的价值储能价值调峰调频削峰填谷经济层面永不掉电储能价值稳定电网效率最优0814172224电价时间0.34元0.67元1.11元19储能放电时间电池充电时间峰平谷一、背景介绍发展领域发电侧储能的发展应用场景电网侧用户侧投入产出减少弃电收益来源保持均衡峰谷差价一、背景介绍回顾历史展望未来二、电化学储能新能源稳定与消纳需要电化学储能电化学储能存在的必要性风电受风速影响极大锂电池是目前技术最成熟和产业链最完整的电化学储能产品消费电池锂电池是电化学储能主力军有诸多优点充放电次数多光伏受云雾影响极大动力电池储能电池充放电无缝转换能量密度适中光伏风电项目配电化学储能是政策规定性价比优势产销量巨大产业链全面适应面广泛二、电化学储能三元锂电池与磷酸铁锂电池相爱相杀锂电池储能的发展前景国家能源局2022年发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》提出：中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池最初磷酸铁锂勇敢突破中途三元锂电异军突起近年磷酸铁锂艰难争先今年铁锂三元名分已定磷酸铁锂安全可控经济实惠里程焦虑引导选择三元锂电火灾难防迫使抛三元择铁锂发改文件大站禁用三元钠硫铁锂不彻底解决安全隐患也难发展壮大铁锂采用液体电解质，电极隔膜电解质易燃国外储能起火案例：美国韩国澳大利亚国内储能起火案例：北京南三环江苏镇江二、电化学储能发电侧大量标配锂电池储能站锂电池应用的广泛性发展新能源的刚需配置标准：按风电光伏峰瓦容量15%、放电2h-4h配储能配置规模：十四五新能源12亿KW，意味着储能需要180GW、3.6亿KWh电网侧曾经规划标配锂电池储能站电网调峰调频的刚需2018年电网侧投了近500亿元建电化学储能新高潮，后被上级紧急叫停电网侧因为抽水蓄能电站发电响应速度偏慢，应该还是需要一批自用电化学储能做调峰调频用户侧大建分布式锂电储能有强大政策利益驱动力2021年分时电价政策横空出世，分布式储能削峰填谷终于可收支平衡独立纯储能或光储一体能成为主流，但运营商更需要备光储一体过充环境过温外部短路机械变形穿刺电芯内部缺陷电芯内部短路/电芯发热温度上升产生可燃气体起火或爆燃进入轻度热失控自发热阶段进入电解液正极隔膜材料化学分解阶段进入严重破坏性后果锂电池起火机理研究分析各种锂电池绝热热失控（ARC）测试结果电池类型安全点（℃）风险点（℃）磷酸铁锂130260三元（532）115231三元（811）105209三、锂电池安全隐患分析只有避免进入严重高温热失控，电芯才能确保足够安全电芯短路发热电芯产生可燃气体空气中的氧气 消除可燃物：目前技术水平限制，要消除可燃物在材料学方面基本不可行 消除高温热源：目前技术水平限制，要彻底消除高温热源在材料学方面基本不可行，但加强电芯散热控制似乎可行 消除助燃物：完全可行，方法多种多样遵从消防燃烧学基本原理理论上，燃烧三要素只要消除一个要素，就不会起火燃烧或即使起火了也不继续燃烧燃烧三要素暴露在空气中电芯穿刺测试10三、锂电池安全隐患分析实践中，正常使用的锂离子电池基本都满足燃烧三要素条件，都可能发生冒烟起火事件三、锂电池安全隐患分析液体控温隔氧防火方案锂电池多种灭火方案论证液体容量多少才够？气体降温阻氧灭火方案气体总量多少才够？如何触发告警？如何实现动作？如何保障可靠性需要多高温火焰才能烧破气体软管？气体能否解决电芯复燃难题？1、耐高温绝缘液体方案2、普通自来水方案1、七氟丙烷气体方案2、全氟己酮气体方案模块内能容纳多少气体？四、锂电池安全方面几个误区铁锂电芯内燃烧三要素同样存在，电荷、电极、隔膜、电解液等都是三要素内容，从物理化学原理看不存在没有起火隐患的铁锂电芯，只是冒烟起火的概率大小而已误区1：要求铁锂电芯很安全、不起火充放电过程即是极板发生变化过程，再好的极板使用不当...