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TUhjnbcbe - 2022/7/6 15:47:00
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一、一个工程案例

这是我们“智见”团队参与技术服务的工程案例。在某城市大厦地下车库布置储能系统规模为1MW/2.MWh,以削峰填谷方式实现电价套利,同时考虑远期充电桩的接入。储能系统接入大厦原有V低压配电系统母线。工程共分成两个储能子系统,储能子系统规模分别为kW/kWh和kW/kWh。电池采用磷酸铁锂电池,柜式安装在大厦地下一层,利用原有停车场新建储能室一间,并配套安装消防、暖通、照明系统。电气接线图如下:

二、《电化学储能电站设计规范》与锂电池能否布置在地下车库的问题

GB-《电化学储能电站设计规范》中对储能站址的选择,是基于新建选址、容量规模大的储能电站。对于城市负荷密度高,采用分布式储能、峰谷电价套利储能电站的选址没有适用性。对于目前储能的营利模式还比较单一情况下,在城市的核心区,只有采用分时电价管理的峰谷电价套利模式。城市寸土寸金,如果储能电站采用《规范》中选址要求显然是行不通的,比较现实的选址与布置方式就是采用现有建构筑物进行改造,或者采用集装箱布置在室外,离负荷较近的地方。

《电化学储能电站设计规范》中对建构筑物及设备的防火间距提出了要求,这个规定也不适用在既有建筑物中布置设备的情形。在“储能系统”中“布置”章节,对配电装置型式、通道间距及分区等提出了原则要求,对于锂电池如何选址与布置的指导性不强。

那么锂电池能否布置在城市的大型建筑物中,或者布置在地下车库?我们的理解应该是可以的,等同于我们将储能装置视为地下变电站、全户内变电站、户外变电站相同的逻辑。根据我们的储能电池及装置类型,其布置的建构物要满足相关的防火规范,例如锂离子电池火灾危险分类是戊级,其耐火等级是二级。

建筑物的消防安全是底线思维。布置在室内或地下室的储能装置,在通道,温度湿度,通风防尘,消防器材及监控保护也要满足规范的要求。

三、工程建设程序的要求

(1)锂电池是否易爆品?有无爆炸的危险?

我们上海储能工程采用的是柜式的磷酸铁锂电池,电池的产品说明中只是指出了锂电池可能的危险源提示,比如在密闭的空间中,可能会出现气体爆炸的风险。检测报告及试验报告明确,在各种工况与环境下,例如过充、挤压、短路、加热、海水浸泡等情况下,电池都不会发生爆炸与起火的情况。我们根据厂家提供的报告及生活常识可以判断,锂电池不是易爆品,但它在一定的外部环境或工况条件下,可能会诱发爆炸与起火的风险,具有一定的危险概率。

美国的储能安全专家、储能系统技术委员会主席JamesBiggins是这样定义的:所以在过去的几年,我们针对锂离子电池,尤其是在电信行业和储能系统的大规模应用就做了很多关于有害物质和气体的研究,其中还有一个问题,现在虽然有法规,但是不同辖区的消防人员都尽量的是把锂离子电池里面的物质当成是有害的、可燃烧的液体,而且大家都知道,在电池组里面可能有好几个电池的叠加,他们就会认为这里面有可以燃烧的有害液体,所以需要做监管。

(2)消防部门的工作程序及意见

我们在上海的储能项目,在可行性研究评审时,请来了消防大队的消防专家。专家没有因为地下车库布置锂电池储能是新生事物而一票否决,提出了“对于本工程使用的磷酸铁锂电池的电解液成分尚不了解,储能电池厂家应该提供相关论述。”在电池厂家充分说明论证并提交消防大队说明情况,同时,消防专家也提出了对地下车库布置锂电池储能间是否需要参照引用汽车库、修车库、停车场的相关规范提出了自己的看法。

在完成上述技术与安全论证工作之后,根据《上海市办理建设工程消防验收、竣工验收消防备案申报手续》的规定,“依法不需要取得施工许可证或建筑面积小于平方米的改建建设工程,不再办理”,本工程在建筑面积及投资额度都依法可免予办理。

(3)是否需要第三方安全评价?

锂电池,布置在地下车库的锂电储能电站,是否有较大的安全风险?根据《安全生产法》第二十五条:矿山建设项目和用于生产、储存危险物品的建设项目,应当分别按照国家有关规定进行安全条件论证和安全评价。

剩下的问题就是锂电池储能间是否属于储存危险物品的界定。《安全生产法》第七章《附则》第九十六条,“危险物品,是指易燃易爆物品、危险化学品、放射性物品等能够危及人身安全和财产安全的物品。”通过以上的脉络梳理,我们可以得出:锂电气不是危险物品,不需要进行安全评价。

四、储能工程设计方案

在项目的实施阶段,我们对本工程的布置、消防及通风做了如下设计方案:

储能系统放置于地下停车场地下一层,邻近变电所的伏配电装置,利用原有的停车位新建储能电站站房,建筑面积为.14m2,储能房里放置有电池柜、kVA隔离变压器、kWPCS柜、汇流柜、控制柜等电气设备。

储能室内设置精密空调,并设置风管向电池柜内送空调冷风,最大设计送风量为m3/h,以保持电池柜柜内温度恒定在25℃左右。

根据《建筑灭火器配置设计规范》GB关于小型灭火器的配置要求,在储能室设置一定数量的手提式干粉灭火器,以保证补救初期火灾和零星火灾。

根据《气体灭火系统设计规范》GB的要求,考虑到储能室室内体积小、高度低,室内燃烧物少,且多为电气设备的特点,选择采用柜式七氟丙烷灭火系统,本装置以七氟丙烷(HFC-ea)作为灭火剂。七氟丙烷以化学灭火为主,兼有物理灭火作用,无色、无味、清洁、不导电、不污染被保护对象,不会对财物和精密设施造成损坏,对大气臭氧层无破坏作用(ODP值为零),符合环保要求,在大部分保护区域,灭火浓度均低于人体的无*性反应浓度(NOAEL浓度),对人体是安全的,是一种优秀的洁净气体灭火剂。

同时,在储能工程的建设中,消防安全也是重中之重,是储能系统安全运行的保障。因此,本工程最终设计方案确定后,将咨询消防部门专家的意见。

储能电站的布置图如下:

五、储能电站火灾的安全警示

我们常见锂电池的电动自行车因充电问题引发的火灾见诸报端。这种类型的火灾原因应该是多方面的原因,锂电池的发展并没有因噎废食,但这类安全事故也让我们焦虑锂电在大规模运用上是否安全,是否是颗定时炸弹?

近日,有报道称江苏的用户侧储能项目近月出现了大量的电池因冒烟而更换的现象。其中镇江扬中某用户侧储能项目,采用的磷酸铁锂电池集装箱安装方式,在8月初起火并烧毁,从图片上看,现场非常惨烈,着火原因目前尚未通报。当然,储能电站的着火与多种因素有关的,与电池及相关的电气产品质量、系统集成商的施工水平及后期的运营管理都有关系,我们也不能因为一次事故而全盘否定储能电站的发展前景。同时,发生的事故应该给予我们在储能项目建设中足够的警醒。

网上流传江苏镇江扬中某用户侧储能项目的火灾现场实景图:

六、储能发展需要实用的规范与建设标准

JamesBiggins这样说:

“不同场景的应用需要不同的法律法规,有适用于建筑的,适用于大的储能系统和大的发电厂,希望在不同的应用场景都有相应的标准和法规,比如说大规模应用的工业场景和居民应用的场景下。”“下来是审批环节,审批储能系统所使用的设备和组件,美国每个州都有相应的审批流程。”

GB-《电化学储能设计规范》是针对大型储能电站编写的规范,与分布式能源的发展思路并不吻合。未来,可以预见的是储能会有长足发展,运用的场景与主题应该是分散式,分步式,中小容量,贴近负荷中心,与家庭、办公楼宇、工厂等负荷中心紧密相关的场景。如果没有规范可循,也没有相应的安全制度与监管,当大家不知道该如何做,这样做是否合法合规的疑问不断充斥我们思考的时候,显然对储能的生态系统是不利的。

安全的使用好储能,是这个产业发展的前提;合理合规的建设流程、审核程序与验收标准是产业发展的保障。

七、美国储能安全专家给我们的思考

年5月19日至21日,“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开,美国储能系统技术委员会主席、TüV南德意志集团全球风险顾问公司常务顾问JamesBiggins在国际储能专场,以“美国储能市场—安全法规和标准”为题,发表了精彩演讲,现附上演讲的内容如下:

JamesBiggins:非常荣幸今天早上能做第一位讲者。我今天主要是和大家讲在美国储能市场的安全监管以及标准。

首先讲一个大概的全局观,年,我们的整个市场的装机容量超过了MW,我们预计在未来每年翻一番,最终达到MW,年预计0MWH,不光是商业,也包括一定的住宅使用。截止到年4月份,现在美国在意的储能装置项目是有不同的电池类型,从铅酸到锂到镍到钠和液流电池,整个占额定功率的MW,我们要注意到现在整个市场更多的偏向于锂电池,截止到年的第四季度,整个市场里面有超过98%都是锂电池。为什么会这样?因为锂电池的技术已经相对比较成熟,它已经得到了市场的验证,而且它的能量密度是比较高的,尤其是我们做大规模应用的时候,是非常看重高能量密度的。当然,锂电池也有一些缺陷和弊端,最明显的是对于火灾的担忧。已经有很多关于锂电池起火的事件发生了。另外在美国市场还涉及到对于电路设计安全的要求,一旦这个电池装好,它老化带来的隐患,同时对于电池的运输在美国是有相当严格的限制。包括电池在使用寿命要结束的时候怎么进行处理。

在美国的安全性方面,主要是有七大点,大多数的标准和监管条例都是根据了这7个方面来制定的,首先是选址,要把储能系统放在哪里,尤其是大规模的项目。有的时候是放在城市,有时候小规模的储能系统在居民区里。所以选址方面是有标准的,同时系统的出入口也是有相关的标准和条例。如果是在居民区,储能系统的选址不能放在家里的时候阻碍在家里住的人发生意外逃不出去,所以选址和人的出入也是有关。也要和周围环境进行一定单独隔离,不要因为储能系统发生火灾而影响到周遭的环境。另外一个大的方面是通风,我们知道电池系统的通风非常关键,因为要保持它良好的工作周遭温度。一旦发生火灾,电池会释放出相当大的有*气体,所以需要有一定的通风系统保证,无论是正常情况下还是大型火灾情况下,都能尽快排出这些气体。有时候发生大的火灾,由于有*气体排放不出去,消防队员也不能很快的扑灭火灾。

这套储能系统和其他系统怎么实现交互?包括沟通、衡量指标等等。在这里监管设了一些最低的交互要求,这也是根据产品的规格以及根据测试的结果制定出来的。我们最重要

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