Veiligheidsrisico's van opslagsystemen voor energie? Deze drie technologieën kunnen de risico's met 70% verminderen
2025-04-14
In het licht van de stijgende marktvraag en complexe toepassingsscenario's komen wereldwijd vaak veiligheidsincidenten voor in energieopslagsystemen, ook bij projecten van enkele bekende energieopslagleveranciers. Een voorbeeld hiervan is de brand op 30 juli 2021 in "Victoria Big Battery" in Australië, het grootste batterij-energieopslagproject ter wereld dat gebruik maakt van de Tesla Megapack. De brand brandde vier dagen lang door voordat deze werd geblust.
Dit artikel zal analyseren hoe de veiligheid van energieopslagsystemen kan worden verbeterd en het vertrouwen van gebruikers in de installatie van energieopslagsystemen kan worden vergroot. Hierbij wordt gekeken naar aspecten zoals vloeistofkoeling van energieopslagsystemen, AI-waarschuwingssystemen voor thermische ontsporing (zoals de 30-minuten waarschuwingsfunctie van Huawei) en explosiebestendig ontwerp.
Deel 1: Belangrijkste oorzaken van veiligheidsrisico's in energieopslagsystemen
Energieopslagsystemen zijn een vrij complex geheel, waarbij de gecoördineerde werking van componenten en systemen in verschillende technische domeinen betrokken is. Van de batterijtechnologie zelf, tot de energieomzetting- en beheersystemen, tot de ondersteunende systemen zoals slimme cloudmonitoring, brandbeveiliging en warmteafvoer, elk onderdeel heeft zijn eigen unieke ontwerpvereisten en operationele kenmerken. Deze componenten zijn onderling met elkaar verbonden en beïnvloeden elkaar. Problemen in één schakel kunnen de prestaties en veiligheid van het gehele energieopslagsysteem beïnvloeden.
1. Batterijproblemen:
Dit is een van de belangrijkste oorzaken van ongelukken in energieopslagstations. Batterijen kunnen thermische ontsporing ervaren onder omstandigheden van overbelasting, overontlading, interne kortsluiting, hoge temperaturen, enzovoort, wat leidt tot de afgifte van een grote hoeveelheid warmte en brandbare gassen, wat branden of zelfs explosies kan veroorzaken.
2. Gebreken in het beheer van thermische ontsporing:
Het systeem genereert warmte tijdens de werking. Als het thermische beheersysteem van het energieopslagsysteem de toestand van de batterij – zoals spanning, stroom en temperatuur – niet nauwkeurig kan monitoren en controleren, kunnen potentiële problemen niet tijdig worden opgespoord en aangepakt. Hierdoor kan het fenomeen van thermische ontsporing van de batterij niet snel en effectief worden beheerst, wat het risico op ongevallen vergroot.
3.Onoordeelkundig veiligheidsontwerp:
Dit omvat onder andere een onlogische opstelling van het energieopslagstation, zoals een gebouwachtige gestapelde indeling waarbij veel batterijen zich in een afgesloten ruimte bevinden, en het ontbreken van effectieve brandcompartimentering, brandbestrijdingsfaciliteiten en noodplannen. Zodra er brand uitbreekt, is het moeilijk om het vuur snel onder controle te krijgen. Energieopslagsystemen brengen inherente brandrisico’s met zich mee en moeten daarom worden uitgerust met passende brandblusapparatuur. Ook moet worden gegarandeerd dat de installatieomgeving voldoet aan de brandveiligheidsvoorschriften.
4. Defecten in elektronische componenten en circuits:
In energieopslagsystemen worden diverse elektronische componenten en circuits gebruikt, zoals batterijbeheerschips, vermogenshalfgeleiders, inductoren, sensoren, DC-bus, AC-lijnen en besturingslijnen. Het gebruik van inferieure elektronische componenten en circuits kan ertoe leiden dat belangrijke batterijparameters niet correct worden gemeten en gecontroleerd. Dit kan de stroomkwaliteit van het systeem negatief beïnvloeden, elektrische apparatuur beschadigen die ermee verbonden is, en onnauwkeurige monitoringgegevens opleveren, waardoor de aansturing van het systeem wordt misleid en het systeem buiten zijn normale werkgebied gaat functioneren. Dit heeft een negatieve invloed op de betrouwbaarheid van het energieopslagsysteem en brengt aanzienlijke veiligheidsrisico’s met zich mee.
5. Onjuiste installatie en onderhoud:
Onprofessioneel personeel, onregelmatige handelingen, onbekendheid met de apparatuur of het niet uitvoeren van onderhoud volgens de voorschriften kunnen allemaal tot veiligheidsrisico’s leiden. Voorbeelden zijn onregelmatige installatie van batterijen, verkeerde bekabeling of te laat uitgevoerd onderhoud. Het is aan te raden om na de installatie van het energieopslagsysteem een volledige systeemdebugging en test uit te voeren om te controleren of alle functies correct werken.
6. Misbruik en veroudering:
Veelvuldige laad- en ontlaadcycli versnellen de veroudering van het energieopslagsysteem. Onjuiste laad- en ontlaadmethode zoals diepe ontlading en snel opladen verhogen de interne druk en slijtage van de batterij. Naarmate de gebruiksduur toeneemt, ondergaan de chemische stoffen in de batterij onomkeerbare veranderingen, en nemen de structuur en prestaties van de elektrodematerialen geleidelijk af. Dit leidt tot capaciteitsverlies en een toename van de inwendige weerstand, wat de instabiliteit en veiligheidsrisico’s van het systeem vergroot. Verouderde batterijen moeten nauwlettend worden bewaakt en tijdig worden vervangen of onderhouden om een veilige werking van het energieopslagsysteem te garanderen.
7. Omgevingsfactoren:
Omgevingscondities zoals extreme temperaturen en hoge luchtvochtigheid kunnen de prestaties en stabiliteit van batterijen beïnvloeden en het risico op brand vergroten. Natuurrampen zoals blikseminslag, overstromingen en aardbevingen kunnen de apparatuur van energieopslagstations beschadigen en ongevallen veroorzaken. Bij het installeren van energieopslagsystemen dient men te kiezen voor een droge, goed geventileerde locatie met een geschikte temperatuur, zonder de aanwezigheid van brandbare, explosieve of corrosieve gassen.
Deel 2: Drie technologieën die 70% van de veiligheidsrisico’s in energieopslagsystemen verminderen
1. Technologische doorbraken: dubbele vooruitgang in geïntegreerde efficiëntie en veiligheid
(1). Grote-capaciteit batterijen herstructureren de systeemarchitectuur
In 2025 betreedt de capaciteit van energieopslagbatterijen het tijdperk van “600Ah+”. Ultragrote batterijen (zoals de 1175Ah-batterijen van Hi-tech) die op de markt worden gebracht door bedrijven zoals CATL en Haichen Energy Storage, zullen de capaciteit van energieopslagsystemen naar meer dan 8MWh brengen. De capaciteit van één enkele container stijgt tot meer dan 6MWh, waarbij de geïntegreerde efficiëntie met 40% toeneemt ten opzichte van traditionele oplossingen en de systeemkosten dalen tot minder dan 0,6 yuan/Wh.
Grote-capaciteit batterijen verminderen het aantal batterijen met 30%, de connectorverliezen met 15%, en de moeilijkheidsgraad van thermisch beheer met 20%.
(2). Vloeistofkoeling wordt standaard, en beheer van thermische ontsporing wordt intelligent
De penetratiegraad van vloeistofgekoelde energieopslag overstijgt de 60%, waarbij het temperatuurverschil tussen batterijen wordt beheerst binnen ±2℃. Dit vermindert het brandrisico van luchtgekoelde systemen met 70%. Het AI-waarschuwingsplatform, ontwikkeld door bedrijven zoals Huawei en Sungrow, kan thermische ontsporing 30 minuten van tevoren voorspellen met een nauwkeurigheid van 92%, en verlaagt de bedrijfs- en onderhoudskosten met 40%.
Typische praktijkgevallen:
De Tesla Megapack 2.0 maakt gebruik van een volledig vloeistofgekoeld ontwerp, waardoor de installatietijd met 50% wordt verkort en het systeem flexibel kan worden opgeschaald voor gebruik in industriële parken.
Het grootste all-vanadium vloeistofbatterij-energieopslagstation ter wereld (500MW/2000MWh) is in bedrijf genomen in Jiuquan, Gansu. De systeemefficiëntie bedraagt meer dan 75%.
(3). Grid-forming technologie herdefinieert de interactie met het net
Grid-forming energieopslag ondersteunt de werking met spanningsbronkarakteristieken, en de wereldwijde leveringscapaciteit wordt in 2025 geschat op 7GW. Huawei, Sungrow en andere bedrijven hebben grid-forming omvormers geïntroduceerd, die actief frequentie en spanning kunnen ondersteunen bij storingen in het elektriciteitsnet. Dit verhoogt de stabiliteit van de netaansluiting van hernieuwbare energie met 30%.
2. Intelligentie: van “passieve respons” naar “actieve besluitvorming”
(1). Digital twin en AI-gestuurde aansturing
Digital twin-technologie realiseert een 1:1 virtueel model van het energieopslagsysteem en optimaliseert de laad- en ontlaadstrategieën in combinatie met AI-algoritmen. In een pilotproject in Guangdong verhoogde Tencent's “Energy Brain” de inkomsten uit piek-dal arbitrage met 25%, met een voorspellingsnauwkeurigheid van 95%.
Toepassingsscenario’s:
Het geïntegreerde PV-opslag-laadstation gebruikt AI om de stroomopwekking en -vraag in real time op elkaar af te stemmen, waardoor de systeemefficiëntie stijgt tot 92,5%.
De virtuele energiecentrale (VPP) bundelt gedistribueerde energieopslagmiddelen en neemt deel aan de handel op de spotmarkt, wat de jaarlijkse inkomsten van één enkel project met 20% verhoogt.
3. Multi-scenario-aanpassing: van “enkele functie” naar “meervoudige co-existentie”
(1). Doorbraak in langetermijnenergieopslagtechnologie
De kosten van een 4-uurssysteem op basis van all-vanadium vloeistofbatterijen zijn gedaald tot 0,15 USD/Wh, die van persluchtopslag tot 0,35 yuan/kWh, en waterstofopslag maakt nu seizoensgebonden piekregeling mogelijk. Bij de gecentraliseerde aanbestedingen van China National Nuclear Corporation, China Huadian en andere bedrijven in 2025 neemt het 4-uursysteem meer dan 60% van de projecten in beslag.
Typische voorbeelden:
Het Xinjiang GW-niveau “wind- en zonne-energieproductie van waterstof – zoutcaverne-opslag” project levert jaarlijks 50.000 ton groene waterstof en verlengt de energieopslagcyclus tot meerdere maanden.
Het Guangdong Taishan kernenergie-opslagkoppeling project gebruikt restwarmte van kerncentrales voor warmteopslag, waardoor het piekregelingsvermogen met 30% toeneemt.
(2). Oplossingen op maat voor speciale scenario's
Datacenter: Huawei implementeert waterstof-back-upstroomvoorziening voor GDS, met een betrouwbaarheid van 99,999%.
Eiland zonder netaansluiting: Het “fotovoltaïsche + gesmolten zout thermische opslag”-systeem op het eiland Dachen in Zhejiang bereikt een hernieuwbare energiepenetratie van meer dan 90%, en verlaagt de elektriciteitskosten met 40% vergeleken met diesel.
Deel 3: Uitdagingen en doorbraken – de “drievoudige poort” van geïntegreerde technologie
1. Spel tussen kosten en prestaties
Hoge initiële investering: Een systeem van 100MW kost meer dan 1 miljard yuan; kleine en middelgrote ondernemingen kiezen vaker voor een leasemodel.
Diversiteit aan technologische routes: Concurrerende alternatieven zoals natrium- versus lithiumbatterijen vertragen de besluitvorming; beleidssturing is nodig om toepassingen te ondersteunen.
2. Problemen met ecologische synergie
Apparaatcompatibiliteit: De compatibiliteit van communicatieprotocollen tussen merken is minder dan 60%, wat de integratiekosten met 20% verhoogt.
Gebrek aan normen: Er ontbreken geharmoniseerde testnormen voor gesmolten zoutcomposities en prestaties van faseovergangsmaterialen.
3. Geopolitieke risico’s
VS: De IRA-wet vereist een lokalisatiegraad van meer dan 50%; CATL heeft zijn winst met 30% verlaagd via technologie-licenties.
EU: De koolstoftarieven verhogen de exportkosten met 8–12%; bedrijven moeten hun productiecapaciteit in Zuidoost-Azië inzetten om dit te vermijden.
Toekomstvisie: Van “systeemintegratie” naar “energie-ecosysteem”
In 2025 zullen geïntegreerde energieopslagsystemen zich ontwikkelen rond drie hoofdtrends:
Technologische integratie: AI + digital twins realiseren “zelfwaarneming, zelfbesluitvorming en zelfoptimalisatie”;
Scenarioherstructurering: Vehicle-to-Grid (V2G)-interactie en de laagvliegende economie brengen nieuwe bedrijfsmodellen voort;
Wereldwijde competitie en samenwerking: Van productexport naar dubbele output van “technologie + standaard”.
Conclusie
In 2025 zal de integratie van energieopslagsystemen niet langer bestaan uit het eenvoudig stapelen van apparatuur, maar uit een diepgaande koppeling van "technologie + intelligentie + scenario". In deze transformatie zullen alleen de ondernemingen die zich richten op efficiëntieverbetering, ecologische synergie en een mondiale positionering, uitgroeien tot de leiders van een markt met een waarde van biljoenen euro’s.
Over-geïnstalleerde fotovoltaïsche energie? Hoe kan energieopslag helpen om overtollige groene elektriciteit te verwerken?
Energieopslagoplossingen voor eilanden en afgelegen gebieden: zeg vaarwel tegen dieselgeneratoren!
Gerelateerd artikel
