Ces dernières années, l’industrie du stockage d’énergie a connu une croissance explosive.
Afin de mieux s'emparer du marché et de rechercher des avantages économiques plus élevés, les sociétés énergétiques continuent d'optimiser la structure et la conception des batteries de stockage d'énergie pour obtenir une plus grande densité énergétique et une durée de vie plus longue.En regroupant certaines grandes entreprises manufacturières de stockage d’énergie, le développement de la « grande capacité » est également devenu une tendance importante à l’heure actuelle.
La batterie de stockage d'énergie laminée à couteau court L500 de type 325 Ah produite par Honeycomb Energy n'a que 21 mm d'épaisseur, soit 2/3 plus fine que la batterie de stockage d'énergie de 280 Ah ;
Le produit de cellule de stockage d'énergie de 315 Ah d'Envision Power a augmenté la densité énergétique de 11 % en gardant la taille inchangée ;
La batterie de stockage d'énergie à grande échelle de 320 Ah produite par Penghui Energy a une seule augmentation de capacité de 14 % ;
EVE Lithium Energy a lancé une cellule de stockage d'énergie de très grande capacité de 560 Ah, et une seule batterie peut stocker 1,792 kWh d'énergie ;
Cependant, cette grande capacité ouvre également la voie à de nouveaux défis pour le développement des batteries de stockage d’énergie.
À mesure que la capacité augmente, la densité d’énergie à l’intérieur de la batterie augmente également en conséquence, ce qui entraîne une libération d’énergie plus importante et des risques de sécurité plus graves.
Ces dernières années, des incendies et des explosions se sont produits de temps à autre dans des centrales électriques de stockage d'énergie, et des cas graves peuvent même entraîner des pertes parmi les employés.La sécurité des systèmes de stockage d’énergie a toujours été un sujet de préoccupation.
Lors de la 4e Conférence internationale d'échange sur les véhicules et batteries d'énergie nouvelles (CIBF2023 Shenzhen), Ouyang Minggao, académicien de l'Académie chinoise des sciences, a déclaré que les batteries au lithium fer phosphate sont généralement considérées comme relativement sûres, et cela est vrai pour les petites batteries au lithium. batteries au phosphate de fer essentiellement.Cependant, pour une batterie de grande capacité, la température interne peut dépasser 800 degrés, ce qui dépasse la température de décomposition de la cathode au lithium fer phosphate.
Pour les batteries de petite taille, comme il y a une réaction en chaîne au milieu, il y a une cloison et le matériau de l'électrode positive n'est fondamentalement pas décomposé jusqu'à ce qu'il soit supérieur à 500 degrés, donc les petites batteries ne sont pas dans cette plage.Cependant, la capacité de la batterie peut atteindre 700 à 900 degrés et elle peut percer et traverser le séparateur, provoquant la décomposition du matériau de l'électrode positive.Les batteries de stockage d’énergie actuelles dépassent fondamentalement les 300 ampères-heures (Ah), ce qui reste très dangereux.
D'une part, il est nécessaire d'augmenter les capacités et de réduire les coûts, et d'autre part, il est nécessaire de maintenir le niveau de risque en matière de sécurité.Comment équilibrer les deux ?
L'industrie du stockage d'énergie attache une grande importance à la sécurité des batteries
Alors que les centrales électriques de stockage d’énergie évoluent vers une grande capacité, la sécurité du stockage d’énergie et la protection contre les incendies seront également soumises à des tests plus sévères.La sécurité est l’élément essentiel du développement de l’industrie du stockage d’énergie.
Selon les statistiques de la Zhongguancun Energy Storage Industry Technology Alliance, depuis 2011, il y a eu plus de 70 accidents liés à la sécurité du stockage d'énergie dans le monde.En 2022, il y aura 17 accidents de stockage d’énergie dans le monde, hors stockage domestique.
L'Institut chinois de recherche sur l'énergie électrique a souligné dans le rapport d'analyse des accidents qu'il existe deux causes principales à l'explosion de la centrale énergétique : d'une part, la cause première de la combustion et de l'explosion de la batterie lithium-ion est l'emballement thermique. de la batterie.Par exemple, la sécurité et la qualité de la batterie de stockage d'énergie ne peuvent être garanties.Emballement thermique ;d'autre part, le BMS, le PCS, le transformateur et les équipements de protection de relais associés et les équipements de communication inclus dans le système de stockage d'énergie par batterie peuvent présenter des défauts de qualité, un processus d'installation et de mise en service non standard, des réglages déraisonnables et une isolation insuffisante., provoquent directement ou indirectement des problèmes de sécurité dans le système de stockage d'énergie.
En cas d'accident, en plus des risques causés par l'incendie et l'explosion eux-mêmes, des produits chimiques toxiques peuvent également être libérés et provoquer des risques chimiques, et même des risques électriques ou physiques peuvent survenir lorsque le personnel concerné répare ou sauve le système de stockage d'énergie. .
La demande en matière de contrôle de la température du stockage d’énergie et de protection contre les incendies a augmenté.L'édition 2014 de la norme nationale « Code de conception des centrales électriques de stockage électrochimique d'énergie » a eu du mal à répondre à l'évolution rapide des exigences de sécurité du stockage d'énergie.En plus des normes nationales, il n'existe que quelques normes d'entreprise, normes de groupe, normes locales, normes américaines NFPA855, UL9540, etc.Les normes de sécurité du stockage d’énergie doivent encore être davantage réglementées.
La nouvelle norme nationale pour la sécurité du stockage d'énergie GB/T 42288-2022 « Règlements de sécurité pour les centrales électriques de stockage d'énergie électrochimique » a été approuvée par l'Administration d'État pour la régulation du marché (Comité des normes) et sera officiellement mise en œuvre en juillet de cette année.Les normes de sécurité du stockage d'énergie s'améliorent progressivement et deviennent plus strictes, évoluant vers une standardisation, une nouvelle étape de développement à grande échelle.
En raison des accidents fréquents dans les centrales électriques de stockage d'énergie, les normes de sécurité du stockage d'énergie de la Chine se rapprochent des normes mondiales et s'améliorent et deviennent constamment plus strictes.L'importance des systèmes de protection contre l'incendie et de contrôle de la température du stockage d'énergie devrait être considérablement accrue et de nouveaux développements sont attendus.
Comment les centrales électriques de stockage d’énergie peuvent-elles être plus sûres ?
Yang Yusheng, académicien de l'Académie chinoise d'ingénierie, estime qu'à l'heure actuelle, les batteries à haute énergie telles que les batteries ternaires à haute teneur en nickel ne devraient pas être au centre du développement et qu'il existe une incertitude quant au succès des batteries entièrement solides. .À l'heure actuelle, il semble que la batterie au lithium fer phosphate présente une sécurité élevée et une longue durée de vie, et elle n'utilise pas de métaux tels que le nickel ou le cobalt.Cela peut devenir la force principale, mais le rapport coût-performance doit être continuellement amélioré.
Selon Huidong, expert en chef de l'Institut chinois de recherche sur l'énergie électrique, en théorie, le phosphate de fer et de lithium n'est pas absolument sûr, mais relativement sûr.Les accidents de sécurité des centrales électriques de stockage d’énergie observés jusqu’à présent se produisent souvent lorsque l’alerte précoce fait défaut ou est en retard.De plus, les mesures de protection incendie existantes ne sont pas adaptées aux incendies et finissent par se transformer en accidents graves.
Selon les statistiques incomplètes de la base de données mondiale de stockage d'énergie du CNESA, il y aura de nombreux accidents de batteries ternaires lithium-ion en 2021-2022, mais les projets de batteries ternaires ont rarement été utilisés au cours des deux dernières années et il s'agit essentiellement de projets antérieurs.Il existe 6 cas de lithium fer phosphate, 1 batterie au plomb, et les types de batteries restants sont inconnus.
Bien entendu, avec la place clé du stockage d'énergie dans l'objectif du « double carbone » et l'augmentation du nombre de projets mis en œuvre, la supervision de la sécurité du stockage d'énergie et la recherche associée font également l'objet de plus en plus d'attention.
L'académicien Ouyang Minggao a déclaré récemment que l'indice d'explosion du lithium fer phosphate dans les batteries de grande capacité est deux fois supérieur à celui des batteries ternaires.
Face aux nombreuses voies technologiques de stockage d'énergie, de nombreux experts ont déclaré que bien qu'il existe actuellement de nombreuses voies technologiques de batteries, ces technologies existantes ne seront pas la voie principale à l'avenir et des technologies de rupture apparaîtront certainement à l'avenir.
À l’avenir, l’objectif de la technologie de stockage électrochimique de l’énergie est « un faible coût, une longue durée de vie, une sécurité élevée et un recyclage facile », en attendant des innovations de rupture et des percées technologiques.
Afin d’améliorer la sécurité des centrales de stockage d’énergie, une série de mesures doivent être prises :
Tout d'abord, il convient de renforcer la construction d'un système d'alerte précoce, y compris la surveillance en temps réel de paramètres tels que la température, la tension, le courant et la pression des centrales électriques de stockage d'énergie, afin de garantir que les risques potentiels pour la sécurité puissent être détectés et répondu dans les meilleurs délais.Deuxièmement, compte tenu de la particularité des centrales électriques de stockage d'énergie, des mesures spéciales de protection contre les incendies et des plans d'urgence sont établis pour faire face à des situations d'urgence telles que des incendies.De plus, faites attention à la conception et au processus du système de batterie, adoptez des matériaux d'isolation thermique avancés et une technologie de dissipation thermique, contrôlez efficacement la température et la libération d'énergie de la batterie et réduisez les risques potentiels pour la sécurité.Dans le même temps, renforcer la formation et la gestion du personnel pour garantir que les opérateurs disposent des connaissances et des compétences en matière de sécurité nécessaires pour répondre correctement aux diverses situations d'urgence.
L'Administration nationale de l'énergie a également déclaré qu'il était nécessaire de renforcer l'acceptation du raccordement au réseau.Les entreprises du réseau électrique doivent coopérer activement au raccordement au réseau et à l'acceptation des centrales électriques de stockage d'énergie électrochimique, et empêcher le « raccordement au réseau malade » pour les centrales électriques qui ne répondent pas aux exigences des normes techniques nationales (industrielles) de raccordement au réseau.Le plan d'opération de planification doit être optimisé et l'intervalle de programmation sûr de la centrale électrique doit être spécifié dans l'accord de programmation connecté au réseau et strictement mis en œuvre.
Heure de publication : 22 septembre 2023