“2020儲能安全國際高峰論壇”由合肥市科學(xué)技術(shù)局、合肥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區管理委員會(huì )指導，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室和安徽中科中渙防務(wù)裝備技術(shù)有限公司主辦，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、國網(wǎng)安徽省電力有限公司和杭州高特電子設備股份有限公司協(xié)辦，會(huì )上，浙能集團研究院電化學(xué)儲能首席科學(xué)家馬福元教授，圍繞“高功率儲能電池以及在儲能系統中的應用”發(fā)表主題演講。

儲能電池在應用中分為能量型和功率型，功率型的電池是目前迫切需要的，特別是應用在調頻中。另外儲能在電力系統的應用場(chǎng)景中，對平抑功率波動(dòng)、參與系統峰荷管理、提高傳輸能力、改善電能質(zhì)量、參與系統調頻和提升運行安全性等的功能也都有高功率的要求。

首先介紹在調頻中高功率電池的應用。儲能調頻一天充放電要幾百次乃至上千次，對電池的特性、電池的壽命以及儲能系統級別的設計要求比較高。用于儲能調頻電池需要大的功率來(lái)響應調頻的功率需求，放電倍率至少要求達到4C以上，因此很多電池都被剔除調頻市場(chǎng)應用領(lǐng)域之外，如普通鋰電也就做到2C，一般鉛酸電池只做到0.1C放電。

如2015年9月19日華東錦蘇直流發(fā)生雙機閉鎖，瞬間發(fā)生4900兆瓦的功率缺失。華東電網(wǎng)的頻率從49.9赫茲跌落到49.5赫茲，而且這個(gè)功率跌落持續了4分鐘才恢復到50赫茲。這對電力系統是一個(gè)巨大的風(fēng)險，特別是對安全、穩定運行來(lái)講是巨大的風(fēng)險。這時(shí)候需要有一個(gè)高功率的儲能電池能把功率撐上去，這個(gè)電網(wǎng)頻率就不會(huì )跌落。

又如英國（2019.08.09）大停電事故是由于風(fēng)電占比高（～35%），在燃氣電站突然停機的情況下，風(fēng)輪慣量在頻率跌落期不能支持電網(wǎng)，而電網(wǎng)配置的儲能為抽水蓄能，響應不夠快跟不上，在系統頻率出現下降后，風(fēng)機耐受低頻能力不足而大量脫網(wǎng)，造成大面積停電。在這樣的情況下，如果有一個(gè)快速響應的支撐，就不會(huì )造成大面積的斷電。

高功率電池在其他的應用場(chǎng)景，像風(fēng)能的啟動(dòng)、水電的啟動(dòng)都可以。另外飛輪儲能也可以達到高功率，鉛炭電池、鈦酸鋰電池、超級電容器、鎳鋅電池也可以形成高功率，這些電池功率都很高，但是相應成本也較高。

作為儲能電池的應用，要兼顧安全性、成本、循環(huán)壽命，又要能量密度、功率密度的要求，現在市場(chǎng)上已經(jīng)在用的幾種電池，如鉛酸電池、鎳鋅電池、鋰離子電池，綜合比較來(lái)看，各有所長(cháng)，也各有缺點(diǎn)。

在以往的電池體系里，電池分為水系和有機系的，一直通用的電池如鉛酸電池，鎳鎘電池、鎳氫電池、液流電池都屬于水系電池，后來(lái)的鋰離子電池屬于有機電解液電池。

對高功率電池進(jìn)行安全管控就更難，盡管鋰電，特別是鈦酸鋰電池，具有高功率的特性，但在儲能市場(chǎng)中大多數鋰電在0.2-1C使用，最高2C使用，而鈦酸鋰電池最高也就3C使用。

水系電池本質(zhì)上是安全的。同時(shí)具備助燃物、可燃物、著(zhù)火源（亦稱(chēng)溫度達到著(zhù)火點(diǎn)），是燃燒和火災發(fā)生的必要條件。如欲撲滅一場(chǎng)火災，則需打斷這些要素之間的一個(gè)或多個(gè)鏈接，或改變它們之間的平衡狀態(tài)。

鋰電池在一定的條件下，完全具備這三個(gè)條件，而水系電池是不具備這三個(gè)因素的，比如沒(méi)有著(zhù)火源，本質(zhì)上是更為安全的。

為什么鋰電池有這么大的安全隱患呢？因為首先鋰是最活潑的金屬，其中的有機電解液類(lèi)似于汽油、酒精，另外正極釋氧助燃，隔膜易刺破，熱收縮等可導致內短路。再加上電池的過(guò)充、過(guò)放，由于內部多層結構，不易散熱，所以容易溫度升高失控。

某些工藝上的因素如隔膜表面導電粉塵、正負極錯位、極片毛刺等，使用過(guò)程中如低溫充電、大電流充電、負極性能衰減過(guò)快，另外包括濫用、擠壓、振蕩，這些都是熱失控的誘導原因。使用過(guò)程中，充放電，過(guò)充過(guò)放都是引起短路的原因。過(guò)程都是從某一個(gè)電芯開(kāi)始升溫，產(chǎn)生副反應，進(jìn)行放熱，導致熱失控，然后引起爆炸，等到起火、爆炸，已經(jīng)形成熱擴散，最后導致整個(gè)系統都會(huì )失控。

韓國儲能的安全問(wèn)題，確實(shí)對整個(gè)儲能界敲響了警鐘，當然在其他地方也同樣有火災發(fā)生。

在防范方面，鋰離子電池里的物質(zhì)，會(huì )分解出相應的助燃物質(zhì)，在一定溫度下，放出的熱量是相當大的，這是放熱量和溫度的關(guān)系。

其實(shí)熱失控釋放出的氣體，大部分是可燃的氣體，現在主要用滅火劑遏制，中科中渙在這方面做得相當好，采用的滅火劑是全氟己酮。而七氟丙烷價(jià)格相對較低，大家都在用。水系滅火劑，可以用于大部分的滅火場(chǎng)景，但是鋰電池滅火一定要與氧氣完全隔絕，不然會(huì )起反作用。

現在浙能集團已在高安全性的水系鋅電池領(lǐng)域作了重點(diǎn)布局，在鎳鋅電池方面已開(kāi)展高功率10 MW/1 MWh的儲能調頻電站系統開(kāi)發(fā)，在水系鋅離子電池方面已專(zhuān)門(mén)成立了中科儲能公司開(kāi)發(fā)儲能電池的應用。

所謂鎳鋅電池，正極是氫氧化鎳，負極是鋅。鎳鋅電池性能上具有放電功率大、循環(huán)壽命長(cháng)、使用安全、環(huán)保、成本低、高低溫性能好、可靠性高等特點(diǎn)。

由鎳鋅電池組成的儲能系統，與鉛酸電池比較，循環(huán)壽命提高10倍以上，顯著(zhù)增加能量密度，消除重金屬污染，降低電池退役造成的環(huán)境壓力。鎳鋅電池最大的特色是它有大功率放電的能力，因此很適合儲能調頻的應用。

按現有規則，一次調頻補償或考核150 分/萬(wàn)千瓦時(shí)相當于15元每千瓦時(shí)，收益可觀(guān)。浙能集團研究院預計通過(guò)增加儲能系統接入機組廠(chǎng)用電母線(xiàn)，可在百毫秒級響應一次調頻指令，通過(guò)吸收或者釋放能量，調節機組出力考核點(diǎn)有功功率值，實(shí)現輔助一次調頻功能。

不加儲能系統機組一次調頻的收益是在140萬(wàn)左右，要是加入儲能系統，這個(gè)電站就可以達到大概376萬(wàn)的收益。目前浙能集團研究院正在做這件事情，從而使電廠(chǎng)產(chǎn)生很好的效益。