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美國經濟增長推動電網規模電池儲能安全進步

2025-02-04 09:00  瀏覽:  

隨著美國電池儲能市場經歷前所未有的增長,自2021年以來從1 GWh擴大到17 GWh,行業數據表明安全性能呈現令人鼓舞的趨勢。

根據美國電力研究協會 (EPRI) 的 BESS [電池儲能系統] 故障事件數據庫,雖然全球范圍內已經開始部署,但每安裝容量的故障率已顯著下降,這表明早期事故的教訓已成功地融入到設計和最佳實踐中。

“說實話,從制造商的角度來看,通過或獲得證書或通過這些測試實際上是最低要求,”CPS [正泰電源系統] 美國分公司的 Zhehan Yi 博士在最近的一次網絡研討會上強調道。“你必須為產品做更多、更多的事情來提高安全性。”

當前的安全標準,特別是 UL 9540 和 UL 9540A,為電池系統安全奠定了基礎。然而,專家指出這些協議存在重大局限性。雖然 UL 9540A 在電池、模塊和單元級別測試熱失控傳播,但這些實驗室條件并不能完全復制真實場景。值得注意的是,目前的標準并不要求進行全面的防火測試——即將于 2025 年推出的 CSA TS 800 標準旨在解決這一差距。

EPRI 的 數據庫 可跟蹤全球電池儲能系統故障,有助于識別趨勢并為未來的緩解策略提供信息。EPRI 與 TWAICE [電池預測分析軟件] 和 PNNL [太平洋西北國家實驗室] 合作,將故障的根本原因分為設計、制造、集成、操作和物理位置等方面。這種了解故障的系統方法有助于提高行業的安全記錄。

制造商正在實施超出最低要求的多層安全功能。例如,CPS America 通過采用幾項關鍵策略,在全球部署了 2 GWh 的電池容量,沒有發生過熱事件。這些策略包括將電氣元件與電池單元物理分離,并利用串結構而不是集中式架構進行更精細的監控和控制。

消防安全仍然是有管轄權的當局 (AHJ) 和急救人員的主要關注點。與傳統的建筑火災不同,電池火災帶來了獨特的挑戰。Mayfield Renewables 的 Ryan Mayfield 指出,消防員通常更喜歡可見的火災,而不是積聚氣體可能帶來的爆炸風險。“他們愿意冒很大的風險來拯救很多,他們愿意冒一點風險來拯救一點,”Mayfield 解釋說,并強調了人口稠密地區和偏遠地區的電池系統的響應策略有何不同。

行業也在學習全球做法。EPRI 的數據庫涵蓋了來自中國、臺灣、歐洲、韓國和美國等不同地區的事件,盡管語言障礙和有限的當地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,以模擬真實事故——這是美國標準目前尚未規定的要求。

長期維護是另一個重要的安全考慮因素。隨著電池的老化,其特性會發生變化,從而可能影響安全參數。“隨著時間的推移,電池特性會發生變化。內阻會發生變化,散熱特性也會發生變化,”Yi 博士指出。這強調了符合 NFPA [美國國家消防協會] 855 準則的全面運營和維護 (O&M) 計劃的重要性。

遠程監控功能正變得越來越復雜,可以盡早發現潛在問題。現代電池管理系統 (BMS) 可以實時跟蹤多個參數,從而在問題升級之前采取預防措施。

展望未來,該行業面臨幾個關鍵挑戰:

1. 制定更切合實際的測試方案,更好地反映現場情況

2. 跨轄區標準化應急響應程序

3. 改進事件信息的數據收集和共享

4. 平衡空間效率與安全要求

5. 在數十年的運行壽命內保持系統安全

隨著電池儲能繼續保持快速增長軌跡,預計到 2030 年,美國的容量可能超過 100 吉瓦,該行業對安全的關注似乎正在產生回報。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,表明該行業在擴大部署的同時成功地管理了安全風險。

專家們的共識很明確:雖然當前的安全標準提供了重要的基礎,但行業必須繼續超越最低要求,學習全球最佳實踐,并在整個系統生命周期中保持警惕。EPRI 的數據庫是這一持續改進過程的寶貴資源,有助于確保電網規模的電池存儲能夠在保持最高安全標準的同時發揮其在清潔能源轉型中的重要作用。

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