电池储能建立“核电级安全”可行吗？

安全系统和设备的设计严格遵循单一故障准则，并通过冗余性、多样性、独立性和故障安全、在役检测等设计原则，以及避免冗余设备共因失效设备鉴定的实施等手段来实现。

安全，是电池储能产业快速发展绕不开的痛点。

今年全国两会期间，宁德时代董事长曾毓群建议，参照核电级安全，建立以失效概率为依据的电池储能系统安全分级评估体系，并将该体系纳入重大项目招标条件，引导电池储能迈向以“核电级安全”为标杆的高质量发展。

核电是迄今为止最复杂的能源系统，核电站是最强调安全的能源设施。核电和电池储能，这两个在体量规格、科技含量、人才储备、资金成本方面看起来完全不在一个量级的行业，对标安全是否有可行性？在电池储能普遍面临盈利困境的当下，是否还有余力为更高等级的安全冗余买单？

安全建设和运行压力增加

作为稳定清洁能源发电波动、提高系统消纳能力的刚需技术，储能需求迫切。数据显示，2022年，国内新增投运新型储能项目装机规模6.9吉瓦/15.3吉瓦时，单年新增超过过去十年累计装机量5.7吉瓦/11.2吉瓦时的总和，装机规模跃居全球第一。

产业高速发展的同时，储能的安全建设和运行压力也在不断增加。“韩国在2018年前电化学储能世界领先，装机容量全球最高。但在2017年8月至2018年5月，韩国1000座左右的储能电站共发生23起火灾，每座储能电站每年发生火灾的概率达1.5%，这是绝对不能接受的概率。因此，韩国电化学储能产业遭受致命打击，此后一蹶不振。”在日前召开的第一届储能消防安全产业创新发展高峰论坛上，中国科学技术大学教授孙金华为我国电池储能产业发展发出预警。

据不完全统计，自2011年起，全球发生储能安全事故多达70多起。即使在储能产业发展十余年后，不含户储，2022年全球也发生17起储能事故。由此可见，安全问题是制约储能规模化发展的痛点，只有解决这个痛点，电池储能产业才能步入健康发展轨道。

作为一个横跨多个学科领域的新兴产业，电池储能包括电池本体、管理系统、电缆线束、预警监控、运行环境等，每个环节都可能触发安全事故。基于电站电池串并联数量多、规模大、运行功率大的特点，热失控是储能电站事故的主要诱因。

此外，现行储能电站建设标准规范也远落后于产业发展。上海消防救援总队法制与社会消防工作处高级工程师王薇指出，储能电站容量分为大中小三型，并没有设立对应的分级设类安全防护标准，造成其集中监控系统、电池管理系统缺少分级分类的安全管控要求。“这导致一个装机容量200兆瓦时的项目和一个装机容量12兆瓦时的中小型项目，安防系统是一致的。”

建议学习核电安全理念

破解安全难题，可以向优者学习。

从1991年12月秦山核电站并网发电算起，我国核电产业已历经30多年发展，核电机组累计安全运行超过450堆年，从未发生国际核事件分级2级及以上运行事件或事故，主要运行指标始终保持国际先进水平。

核电站是如何做到安全运行的？上海核工程研究设计院副总监顾申杰向中国能源报记者介绍，当前全球核电安全评价均基于确定论方法开展，同时以概率论方法为补充，由此保障了较高安全性，核电早期放射性释放概率（LERF）低至10的负7次方每堆年。基于核安全质保体系，核电构筑物、系统和设备一般分为核安全级（包括核安全I、II、III级）和非安全级，凡是执行诸如紧急停堆、堆芯冷却、余热排出、安全壳隔离，以及其他防止放射性大量外泄等安全功能的系统、设备，均为安全级，不执行安全功能的则属非核安全级。

“安全系统和设备的设计严格遵循单一故障准则，并通过冗余性、多样性、独立性和故障安全、在役检测等设计原则，以及避免冗余设备共因失效设备鉴定的实施等手段来实现。比如，用于事故工况下可靠地向反应堆紧急注水的安注系统，设计考虑设置功能冗余、相互独立的两个序列，各序列分别设有一台经过核级设备鉴定的泵，以确保任一序列的泵失效，均不会导致系统安全功能的丧失。”顾申杰解释道。

“储能最大的特点是日历寿命、循环寿命要达到20年以上，且储能大系统，1吉瓦时的储能电站有超过150万颗电芯，对产品的一致性要求是动力电池的1万倍以上，而产品问题往往在交付初期看不出来。劣质产品会给业主带来安全与财务方面的巨大损失。”曾毓群呼吁，储能电站需要从设计、选型、施工、运维、报废回收全流程向核电的安全理念学习。

落实到企业自觉行动

据了解，一座压水堆核电厂的设备中，核安全级设备台件数占比约为20%—30%，而一件设备由非安全级升级为安全级，造价可能提高数倍。以此类比，电池储能参照核电级安全保障，成本造价是否能够承受？

“从经济角度看，不同于核电站要求的绝对安全。1万个电芯中，有1个出现失效并不会影响储能电站正常运行，只要不起火、不爆炸就可以接受。”某储能企业产品研究院院长认为，核电级安全是行业努力的目标，但也要结合实际需求，循序渐进。

“提升储能电站的可靠性，势必会增加实际成本、材料成本，以及整个过程中质量保证和人力资源成本。对企业而言，关键要精准定位储能产品的应用场景，若能解决别人不能解决的问题，满足稀缺刚需要求，就不存在溢价问题。但要寻求广泛应用，随着成本提高，市场竞争力会出现下降。”顾申杰指出，借鉴核电的实践，建立“分级”评估体系，把重要资源集中在可靠性贡献显著的部件或产品上，较为明智。比如，基于应用场景设定所关联的性能目标，通过故障模式影响分析，在产品宏观层面鉴别现象级的失效模式，“放大镜”式微观分析失效机理及其致因老化机理，提出消除或缓解方法，经自下而上的设计迭代，形成接近或满足设定场景目标的产品或部件设计，并采用事先定义的验收基准进行验证。“通过类似的方法流程，一方面，高级别产品可以进一步提高性能；另一方面，一般产品反而能够降低成本。”

“一些问题并不需要很高的成本就能规避，关键是发现问题的根源。哪些风险不能发生，哪些问题要降低发生的概率，哪些问题解决的成本过高、先解决部分而非全部解决。如果能够灵活应用，一定可以在不明显增加成本的基础上，显著提高电池储能的可靠性。”顾申杰说。

事实上，除了新提出的核电级安全，储能行业一直也有车规级安全认证、航天级标准等概念。在没有第三方强监管的情况下，如何避免企业拿评估体系为噱头进行广告宣传。顾申杰认为，企业要建立标准化体系，公开承诺遵循标准，建立接受公开监督的渠道。