“2020儲能安全國際高峰論壇”由合肥市科學技術局、合肥高新技術產業開發區管理委員會指導，中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室和安徽中科中渙防務裝備技術有限公司主辦，中關村儲能產業技術聯盟、國網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辦，會上，浙能集團研究院電化學儲能首席科學家馬福元教授，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景中，對平抑功率波動、參與系統峰荷管理、提高傳輸能力、改善電能質量、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應用領域之外，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日華東錦蘇直流發生雙機閉鎖，瞬間發生4900兆瓦的功率缺失。華東電網的頻率從49.9赫茲跌落到49.5赫茲，而且這個功率跌落持續了4分鐘才恢復到50赫茲。這對電力系統是一個巨大的風險，特別是對安全、穩定運行來講是巨大的風險。這時候需要有一個高功率的儲能電池能把功率撐上去，這個電網頻率就不會跌落。

又如英國（2019.08.09）大停電事故是由于風電占比高（～35%），在燃氣電站突然停機的情況下，風輪慣量在頻率跌落期不能支持電網，而電網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，風機耐受低頻能力不足而大量脫網，造成大面積停電。在這樣的情況下，如果有一個快速響應的支撐，就不會造成大面積的斷電。

高功率電池在其他的應用場景，像風能的啟動、水電的啟動都可以。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、循環壽命，又要能量密度、功率密度的要求，現在市場上已經在用的幾種電池，如鉛酸電池、鎳鋅電池、鋰離子電池，綜合比較來看，各有所長，也各有缺點。

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，后來的鋰離子電池屬于有機電解液電池。

對高功率電池進行安全管控就更難，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。

水系電池本質上是安全的。同時具備助燃物、可燃物、著火源（亦稱溫度達到著火點），是燃燒和火災發生的必要條件。如欲撲滅一場火災，則需打斷這些要素之間的一個或多個鏈接，或改變它們之間的平衡狀態。

鋰電池在一定的條件下，完全具備這三個條件，而水系電池是不具備這三個因素的，比如沒有著火源，本質上是更為安全的。

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。再加上電池的過充、過放，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，使用過程中如低溫充電、大電流充電、負極性能衰減過快，另外包括濫用、擠壓、振蕩，這些都是熱失控的誘導原因。使用過程中，充放電，過充過放都是引起短路的原因。過程都是從某一個電芯開始升溫，產生副反應，進行放熱，導致熱失控，然后引起爆炸，等到起火、爆炸，已經形成熱擴散，最后導致整個系統都會失控。

韓國儲能的安全問題，確實對整個儲能界敲響了警鐘，當然在其他地方也同樣有火災發生。

在防范方面，鋰離子電池里的物質，會分解出相應的助燃物質，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系。

其實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景，但是鋰電池滅火一定要與氧氣完全隔絕，不然會起反作用。

現在浙能集團已在高安全性的水系鋅電池領域作了重點布局，在鎳鋅電池方面已開展高功率10 MW/1 MWh的儲能調頻電站系統開發，在水系鋅離子電池方面已專門成立了中科儲能公司開發儲能電池的應用。

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、循環壽命長、使用安全、環保、成本低、高低溫性能好、可靠性高等特點。

由鎳鋅電池組成的儲能系統，與鉛酸電池比較，循環壽命提高10倍以上，顯著增加能量密度，消除重金屬污染，降低電池退役造成的環境壓力。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/萬千瓦時相當于15元每千瓦時，收益可觀。浙能集團研究院預計通過增加儲能系統接入機組廠用電母線，可在百毫秒級響應一次調頻指令，通過吸收或者釋放能量，調節機組出力考核點有功功率值，實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140萬左右，要是加入儲能系統，這個電站就可以達到大概376萬的收益。目前浙能集團研究院正在做這件事情，從而使電廠產生很好的效益。