再生能源與儲能場域
隨著全球對於再生能源需求的日益增長，儲能技術成為實現能源轉型的關鍵。儲能場域作為再生能源系統的重要組成部分，不僅可以平衡供需、提高能源效率，還能增強電網的穩定性和可靠性。然而，隨著儲能場域的快速發展，其安全問題也日益受到關注。特別是在大規模儲能系統中，如何確保安全營運成為一個迫切需要解決的問題。
儲能技術的歷史演變
儲能技術的發展歷史悠久，早在19世紀末期，鉛酸電池就被廣泛應用於電力儲存。隨著科技的不斷進步，鎳鎘電池、鎳氫電池等逐漸取代鉛酸電池成為新的主流。然而，這些電池在能量密度、使用壽命和環境友好性方面存在一定的限制。進入21世紀以來，鋰離子電池的出現和普及，為儲能技術帶來了革命性的變化。鋰離子電池以其高能量密度、低自放電率和長循環壽命的優勢，迅速成為最受歡迎的儲能解決方案。隨著材料科學的進一步發展，固態電池、鋰硫電池等新型儲能技術也逐漸進入人們的視野，於此刻在儲能領域有望發揮更大作用。
儲能設施的大型化
隨著再生能源發電規模的擴大，儲能設施的大型化成為必然趨勢。大型儲能系統不僅可以滿足大規模可再生能源發電的儲能需求，還能提高電力系統的穩定性和可靠性。大容量儲能設施的設計與應用，對材料、結構和安全性提出了更高的要求。為了確保大型儲能設施的安全運行，需要採取更加嚴格的防火和防爆措施，如使用耐高溫材料、增設防爆閥和自動滅火系統等。此外，大型儲能設施還需要配備先進的監控與管理系統，實時監測設備的運行狀態，及時發現並處理異常情況。
儲能系統的經濟性
儲能系統的經濟性是推動其普及應用的重要因素。從成本角度看，儲能系統的初期投資較高，但隨著技術的不斷進步和生產規模的擴大，儲能電池的成本逐年下降。據估計，鋰離子電池的成本已從2010年的每千瓦時1000美元降至2020年的每千瓦時137美元。儲能系統的經濟效益還體現在其對電力系統穩定性和效率的提升。通過削峰填谷，儲能系統可以減少電力需求高峰期間對昂貴火力發電的依賴，降低電力成本。同時，儲能系統還可以提高可再生能源的利用率，減少棄風棄光現象，從而增加經濟效益。
儲能與電力網路連接
儲能系統與電力網路的連接是實現能源高效利用的關鍵。通過將儲能系統與電力網路相結合，可以在電力需求高峰時段提供額外的電力供應，減少對傳統燃料發電的依賴，降低碳排放。同時，儲能系統還可以在電力需求低谷時段儲存多餘的電能，平衡電力供需，穩定電網運行。為了實現儲能系統與電力網路的有效連接，需要解決多種技術挑戰，包括電力電子技術、電池管理系統和智能電網技術等方面。隨著這些技術的成熟與應用，儲能系統將在未來能源網絡中發揮更加重要的作用。
能源政策的推動
各國政府在推動儲能技術應用中扮演著重要角色。為了促進儲能技術的發展與應用，許多國家制定了相關政策和法規。例如，美國政府通過投資稅收抵免（ITC）政策，鼓勵企業投資儲能計畫，降低了儲能系統的初期投資成本。歐盟則通過《可再生能源指令》，要求成員國提高可再生能源在總能源消費中的比例，並支持儲能技術的應用。中國政府也在《能源發展”十三五”規劃》中明確提出，要加快儲能技術的研發和應用，支持建設一批儲能示範工程。這些政策和法規為儲能技術的發展提供了有力支持，有助於實現能源轉型和可持續發展。
案例參考
國內外已經有許多成功的儲能工程，它們在實踐中積累了寶貴的經驗。例如，美國加州的Moss Landing儲能場域是目前世界上最大的鋰離子電池儲能系統之一，總容量達到300兆瓦/1200兆瓦時。該計畫不僅在高峰時段為電網提供可靠的電力支持，還能在電力需求低谷時儲存多餘的電能，極大地提高了電網的穩定性和靈活性。再如，澳大利亞的Hornsdale Power Reserve儲能場域，容量達到150兆瓦/193.5兆瓦時，自投運以來已成功應對多次電網故障，顯著提高了當地電力系統的可靠性。這些成功案例證明，儲能系統在實現能源轉型和提高電網穩定性方面具有巨大潛力。
儲能場域的安全問題
儲能場域的安全問題主要涉及防火、防爆和氣體洩漏監控等方面。由於儲能系統中普遍使用的鋰電池具有高能量密度的特點，一旦發生熱失控，可能導致火災甚至爆炸事故，嚴重威脅人員和設施的安全。此外，儲能系統在運行過程中可能產生的有害氣體，如氫氣、一氧化碳等，也需要通過有效的監控和管理來控制其濃度，以避免引發火災或中毒事故。
各國儲能場域火災
近來，各國接連發生儲能場域的大型儲能電池火災，造成數起的死傷意外。這些事故再次凸顯了儲能系統安全管理的重要性。這些火災可能是由許多原因造成，但電池的熱失控是主要引起的原因，後續的接連反應讓火勢蔓延迅速，導致嚴重的損失。這些事件引發了各界對儲能系統安全標準和應急預案的重新審視，強調了加強監控與管理機制的重要性。
國際上的安全標準
為了應對儲能場域的安全挑戰，國際上已經制定了一系列安全標準和規範。例如，國際電工委員會（IEC）發布的IEC 62619標準對二次鋰電池和電池組的安全要求進行了規定；美國國家防火協會（NFPA）的NFPA 855標準則專門針對儲能系統的安裝和消防安全提出了要求。這些標準涵蓋了從電池設計、系統配置到消防設施和緊急應對等多個方面，為儲能場域的安全管理提供了重要指導。但由於儲能是一個仍在快速發展中的產業與技術，法規與安全標準仍在頻繁的進行更新。
防火與防爆
在儲能場域的安全管理中，防火與防爆是兩個核心要素。為了防止火災的發生，需要對儲能系統進行嚴格的火災風險評估，並根據評估結果採取相應的防火措施，如設置自動撒水系統、安裝火警自動警報設備等。同時，為了防止爆炸事故的發生，應該對儲能系統設置防止爆燃的機械通風裝置，並確保系統與鄰近場所保持安全距離，以及適當配置防爆設施。
有效監控、永續管理
為了確保儲能場域的長期安全營運，需要建立有效的監控和管理機制。這包括即時監控儲能系統的運行狀態，如溫度、壓力、電壓等參數，並及時發現和處理異常情況。此外，應定期對儲能系統進行維護和檢測，確保所有安全設施處於良好狀態。同時，應制定和執行緊急應變計劃，以應對可能發生的火災、爆炸或其他緊急情況。通過這些措施，可以實現儲能場域的有效監控和永續管理，確保其安全、穩定和高效運作。
通過這些國際標準和安全措施，儲能場域在全球範圍內的應用將更加安全和可靠，進一步推動再生能源的普及和能源轉型的實現。
撰文： MTI 巨晶彙審