La capacité des batteries de stockage d'énergie devient de plus en plus grande, comment résoudre le risque de sécurité ?

Ces dernières années, l'industrie du stockage de l'énergie de mon pays a connu une croissance explosive.

Afin de mieux saisir le 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 d'énergie et une durée de vie plus longue. En combinant certaines entreprises de fabrication de stockage d'énergie de premier plan, le développement de la "grande capacité" est également devenu une tendance importante à l'heure actuelle.

La batterie de stockage d'énergie à couteau court laminé L500 de type 325Ah produite par Honeycomb Energy n'a que 21 mm d'épaisseur, soit 2/3 plus mince que la batterie de stockage d'énergie 280Ah;

Le produit de cellule de stockage d'énergie 315 Ah d'Envision Power a augmenté la densité d'énergie de 11 % sur la base du maintien de la taille inchangée ;

La batterie de stockage d'énergie à grande échelle de 320 Ah produite par Penghui Energy a une augmentation de capacité unique de 14 % ;

EVE Lithium Energy a lancé une cellule de stockage d'énergie à très grande capacité de 560 Ah, et une seule batterie peut stocker 1,792 kWh d'énergie ;

Cependant, la grande capacité introduit également 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 élevée et des risques de sécurité plus graves.

Ces dernières années, des incendies et des explosions dans des centrales électriques de stockage d'énergie se sont produits de temps à autre, et des cas graves peuvent même entraîner des pertes humaines. 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 à énergie nouvelle et les batteries électriques (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 lithium fer phosphate.

Pour les batteries de petite taille, car 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 tant qu'il n'est pas supérieur à 500 degrés, donc les petites batteries ne sont pas dans cette plage. Cependant, la batterie de capacité peut atteindre 700 à 900 degrés, et elle peut percer et traverser le séparateur, provoquant la décomposition du matériau d'électrode positive. Les batteries de stockage d'énergie actuelles sont essentiellement de plus de 300 ampères-heures (Ah), ce qui reste très dangereux.

D'une part, il est nécessaire d'augmenter la capacité et de réduire les coûts, et d'autre part, il est nécessaire de maintenir la ligne de fond des risques 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 à stockage d'énergie évoluent vers une grande capacité, la sécurité du stockage de l'énergie et la protection contre les incendies seront également confrontées à des tests plus sévères. La sécurité est au cœur du développement de l'industrie du stockage de l'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.

Le China Electric Power Research Institute a souligné dans le rapport d'analyse de l'accident qu'il existe deux causes majeures à l'explosion de la centrale électrique : d'une part, la cause profonde 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 pas être garanties. emballement thermique ; d'autre part, le BMS, le PCS, le transformateur et l'équipement de protection de relais associé et l'équipement de communication inclus dans le système de stockage d'énergie de la batterie peuvent présenter des défauts de qualité, un processus d'installation et de mise en service non standard, des paramètres 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 entraîner des risques chimiques, et même des risques électriques ou des risques physiques peuvent survenir lorsque le personnel concerné répare ou sauve le système de stockage d'énergie. . .

La demande de contrôle de température de stockage d'énergie et de protection contre les incendies a augmenté. L'édition 2014 de la norme nationale "Code pour la conception des centrales de stockage d'énergie électrochimique" 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'y a que quelques normes d'entreprise, normes de groupe, normes locales, normes américaines NFPA855, UL9540, etc. comme références. Les normes de sécurité du stockage de l'énergie doivent encore être davantage réglementées.

La nouvelle norme nationale pour la sécurité du stockage d'énergie GB/T 42288-2022 "Règlement de sécurité pour les centrales électriques de stockage d'énergie électrochimique" a été approuvée par l'Administration d'État pour la réglementation du marché (Comité des normes) et sera officiellement mise en œuvre en juillet de cette année. Les normes de sécurité du stockage de l'énergie s'améliorent progressivement et deviennent plus strictes, allant vers la normalisation, une nouvelle étape de développement à grande échelle.

En raison des accidents fréquents des centrales électriques de stockage d'énergie, les normes de sécurité du stockage d'énergie de mon pays se rapprochent des normes mondiales et s'améliorent et deviennent de plus en plus strictes. L'importance des systèmes de stockage d'énergie, de protection contre les incendies et de contrôle de la température devrait augmenter de manière significative et devrait inaugurer un développement ultérieur.

Comment les centrales 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 il y a une incertitude quant au succès des batteries à semi-conducteurs. . À l'heure actuelle, il semble que la batterie au lithium fer phosphate présente une sécurité élevée et une longue durée de vie. Il n'utilise pas de métaux tels que le nickel ou le cobalt. Il peut devenir la principale force, mais il doit continuer à améliorer la performance des coûts.

Selon Huidong, l'expert en chef de l'Institut de recherche sur l'énergie électrique de Chine, en théorie, le phosphate de fer au lithium n'est pas absolument sûr, mais relativement sûr. Les accidents de sécurité des centrales 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 configurées pour les 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 lithium-ion ternaires en 2021-2022, mais les projets de batteries ternaires sont rarement utilisés au cours des deux dernières années, et ce sont essentiellement des projets antérieurs. Il y a 6 cas de phosphate de fer au lithium, 1 batterie au plomb et les types de batterie restants sont inconnus.

Bien sûr, avec la place clé du stockage de l'énergie dans l'objectif « double carbone » et l'augmentation du nombre de projets mis en exploitation, la surveillance de la sécurité du stockage de l'énergie et les recherches associées reçoivent également de plus en plus d'attention.

L'académicien Ouyang Minggao a déclaré récemment que l'indice d'explosion du phosphate de fer au lithium dans les batteries de grande capacité est le double de 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 batterie, ces technologies existantes ne seront pas la voie dominante à l'avenir, et des technologies perturbatrices apparaîtront certainement à l'avenir.

À l'avenir, l'objectif de la technologie de stockage d'énergie électrochimique est "faible coût, longue durée de vie, haute sécurité et recyclage facile", qui attend des innovations perturbatrices 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, la construction d'un système d'alerte précoce devrait être renforcée, y compris la surveillance en temps réel de paramètres tels que la température, la tension, le courant et la pression des centrales de stockage d'énergie, afin de garantir que les risques potentiels pour la sécurité puissent être détectés et répondu en temps opportun. Deuxièmement, compte tenu de la particularité des centrales de stockage d'énergie, des mesures spéciales de protection contre l'incendie et des plans d'urgence sont établis pour faire face aux urgences telles que les 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. En même temps,

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 avec la connexion au réseau et l'acceptation des centrales électriques de stockage d'énergie électrochimique, et empêcher la "connexion au réseau malade" pour les centrales électriques qui ne répondent pas aux exigences des normes techniques nationales (industrielles) de connexion au réseau. Le plan d'exploitation de programmation doit être optimisé et l'intervalle de programmation de sécurité de la centrale doit être spécifié dans l'accord de programmation raccordé au réseau et strictement mis en œuvre.