13吨特斯拉巨型电池起火,锂离子电池的史诗级火灾
撰文 / 马晓蕾
编辑 / 刘宝华
设计 / 师瑜超
来源 / Fttimes
作者 / Henry Sanderson
锂离子电池已经广泛应用于电动 汽车 ,但并没有局限于此。
随着特斯拉储能产品Megapack的问世,人类赖以生存的电力也越来越依靠锂离子电池,为不堪重负的电网减压。
然而,澳大利亚的一场起火事故让人们对锂离子电池更不放心了。
当地时间7月30日,澳大利亚吉朗市附近的“维多利亚大电池”项目中,一个重达13吨的特斯拉巨型锂离子电池Megapack在测试时起火。
当时每个巨型电池都被分别放置于集装箱内,一个电池包起火后,火势迅速蔓延至相邻的电池包。起火地点距离澳大利亚第二大城市墨尔本仅有约一个小时的车程。
更糟糕的是,当消防员赶到后却发现传统的灭火技术根本无法在短时间内将其扑灭,与之奋战了四天之后,火势才得以控制。
“维多利亚大电池”是澳大利亚最大的电池储能项目,共使用了210个特斯拉Megapack,能够为电网储存450兆瓦时的能量。
该项目由法国可再生能源开发商Neoen公司持有并负责运营,原计划在2021年夏季需求高峰期来临之前投入使用。Neoen说,火灾造成的具体影响还不明确,只有彻底安全后才会恢复测试。
电力部门越来越依赖大型锂离子电池来储存风能、太阳能等可再生资源。尤其是在澳大利亚和美国的加州。根据咨询公司Wood Mackenzie的数据,2020年的能源储存量上升了62%,到2030年将增长27倍。
然而,纽卡斯尔大学教授保罗·克里斯坦森(Paul Christensen)表示,自2018年以来,总共发生了38起大型锂离子电池起火事故。
2020年9月,丹麦可再生能源公司Orsted在利物浦的一个巨型锂离子电池在深夜起火。
2019年在亚利桑那州,电网级别的锂电池起火,将一名消防员从集装箱门口甩出20多米,导致他脑部受伤,肋骨骨折。根据事后发布的报告,那场火灾是由一个锂离子电芯短路引起的。
引起锂离子电池起火的罪魁祸首是一个叫“热失控”的过程:当电池充电过度或遭受挤压时会产生热量以及混合气体,这些气体在释放时形成蒸汽云,进而燃烧或爆炸。
“由于锂离子电池起火事故中会释放出气体,我们还没有找到特别好的办法处理电动 汽车 起火或储能电站起火。”克里斯坦森说。
他说:“锂离子电池对地球的去碳化至关重要,但它们在应用过程中呈现出的相关风险与危险,远远超过了我们对它们的实际了解。”
他说,越来越多的家庭也安装了锂离子电池板,用来储存太阳能,或在极端天气电网供电中断时作为备用电力。锂离子电池起火的风险又增加了。
澳大利亚维多利亚州消防队说,消防员在灭火时戴上了呼吸机,穿上了防毒服,还部署了无人机。
英国国家消防局替代燃料和能源系统主管官员马特·戴德曼(Matt Deadman)说,锂离子电池火灾的燃烧时间比一般火灾长得多,水只能放慢火势蔓延,并不能彻底灭火。
“水只能冷却了电池,把火焰熄灭后,锂离子电池在分解时还是会释放出氧气,再次起火,我们只能最大程度地为它们降温。”他说。
“目前,最好的办法就是用水,但是这不能彻底解决问题。”戴德曼说。
特斯拉7月份表示,该公司储能和发电业务的收入在第二季度增加了一倍多,达到8.01亿美元,包含Megapack电池的销售。
特斯拉首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)表示,磷酸铁锂电池使用铁和磷酸盐取代镍和钴,是比锂离子技术的更安全的替代技术,更适合该公司的巨型电池产品。
伯明翰大学的研究员加文·哈珀(Gavin Harper)说,“新事物不可以被扼杀,因为我们必须迅速脱碳。但与此同时,在大规模部署新技术时,我们需要采取预防措施,这才是最重要的。”
法国电力集团(EDF:Electricite De France) 成立于1946年,是负责全法国发、输、配电业务的国有企业。为了完成公共服务事业的使命,法国电力集团负责电力设施的设计、建设和运营。法国电力集团是世界能源市场上的主力之一,是全球范围内最大的供电服务商之一。
凭借50多年能源开发经验,法国电力集团已经成为世界领先电力公司之一。作为一家在核能、热能、水电和可再生能源方面具有世界级工业竞争力的大型企业,法国电力集团可以提供包括电力投资、工程设计以及电力管理与配送在内的一体化解决方案。
相关信息:
法国电力公司的在华投资以及它与中方电力部门的合作力求尽可能结合中国的工业和能力。法国电力公司对中国经济发展充满信心。尽管亚洲发生了金融危机,我们坚信中国政府有能力维护稳定的环境和良好经济形势。自1986年以来,法国电力公司成为中国核工业领域的长期伙伴。
1994年,中国以法国PWR技术为标准的大亚湾核电机组开始运行。自1986始法国电力公司提供了包括设计、建设管理、实验、培训操作人员及运行的技术服务。电厂完全由中方管理,它的技术和经济指标表明了此次合作的成功。
法国应对能源不足的主要手段之一是大力发展核能。上世纪两次石油危机后,法国政府下决心推广核能。早在1958年,法国就从美国西屋公司购买了压水核反应堆技术专利。
通过对该技术进行创新改进和国产化,法国最终成为全球核能利用第一大国。目前,法国电力供应80%以上依靠核能。通过发展核电,法国的能源自主率从1973年的22.7%提高到了今天的50%以上,每年因此减少石油进口费用240亿欧元。
因核能具有高产、安全、廉价的特点,法国大量建设核反应堆不仅充分满足了国内的电力需求,还向西班牙、比利时、瑞士、德国等欧洲邻国出口电力。目前,法国第三代压水反应堆EPR被认为是世界上最先进的核电技术,其发电成本比天然气发电还低30%。但是,法国政府并不满足于现状,计划今后几年投入7亿美元研发第四代核反应堆技术。
除核能外,法国还大力发展可再生能源,其主攻方向是风能、太阳能和生物能源。根据法国政府的计划,2007年法国可再生能源发电量将达到2561兆瓦至7810兆瓦。到2010年,可再生能源发电量将占法国电力供应总量的21%。
近年来,法国政府通过补贴等方式大力推动风能发电。2003年,法国风力发电量仅239兆瓦。而根据法国政府的规划,2007年该国将拥有2000多台风力发电机组,年装机容量将超过6000兆瓦。另外,法国政府于1996年发起“太阳行动”计划,目标是5年内安装两万个太阳能热水器。该计划在1999年提前实现,法国由此每年少进口石油1万吨,而该国热水平均价格也因此下降三分之一。
作为欧洲第一农业大国,法国发展生物能源的基础非常好。在政府鼓励下,今年法国用于生产生物燃料的作物耕种面积已达200万公顷,生物燃料总产量预计将超过300万吨,从而超越德国成为欧洲生物燃料第一生产大国。按照政府制定的目标,2008年法国生物燃料占总能耗的比重将由目前的不到2%提升至5.75%,2015年这一比重将超过10%。如果目标实现,法国每年可减少石油进口1100万吨,每年减少温室气体排放300万吨。
为实现本国能源多元化,法国以政府补贴和减免税收等方式鼓励企业和个人使用可再生能源。以汽车为例,如果一位法国居民购买了汽油和生物燃料混合动力车,他就可获得至少1500欧元的免税优惠
从去年开始,全球能源行业已经发生大逆转。 全球最大的可再生能源供应商美国NextEra能源公司市值飙升至1500亿美元,一度超越埃克森美孚公司和雪佛龙,成为全球价值最高的能源企业。 到了年底,随着油价有所回升,埃克森美孚才勉强挽回了些许尊严。
在与气候变化的对抗中,2020年是有史以来最关键的一年。 这一年,世界开始行动起来,努力修复几个世纪以来对气候的破坏。 全球最大的几个经济体都做出了净零排放、碳中和的承诺。
这一年,传统能源巨头在对新能源的态度上发生了翻天覆地的转变。
01
传统能源巨头蜂拥进新能源领域
2020年,全球化石能源巨头经历了有史以来最为痛苦的一年。
油价暴跌,巨额亏损。以往,他们总能在低谷后再次攫取复苏后的暴利。与往年不同,这次不再是简单的周期性经营亏损。他们 必须面对一个新的残酷现实—— 承诺大幅甚至全部减 少温室气体排放。
在这种要求下,未来石油需求和煤电需求都将大幅下降。 大力发展可再生能源,成为传统化石能源巨头转型最为清晰的发展路径。
我们看到,过去一年,全球化石能源巨头不约而同的疯狂涌入新能源领域,并斥以数以万亿的资金。这几乎颠覆了想象。
美国能源巨头杜克能源欲斥资4000亿砸向风电、光伏等领域。 杜克能源去年宣布,未来5年计划斥资560亿美元(折合3920亿元人民币)的资本投资计划, 希望到2025年将可再生能源发电指标翻一番,设定的目标是自行投资或购买16000MW可再生能源装机量 。 并计划到 2050年,新增40000MW太阳能和风电装机量,这将占到杜克能源公司2050年夏季总装机 量的40%。
西班牙石油巨头雷普索尔计划将可再生能源产能扩大五倍。 去年底,雷普索尔宣布,在未来十年内将可再生能源产能扩大五倍,并从石油业务中筹集资金,将可再生能源发电能力从目前的2.95吉瓦扩大到15吉瓦,包括风能和太阳能。
法国石油巨头道达尔计划未来十年内,每年在可再生能源上投入30亿美元。 道达尔未来10年能源产量将增长三分之一,其中大约一半将来自液化天然气,另一半来自电力——主要来自太阳能和风能的增长。
英国石油巨头BP将可再生能源产能从2019年的2.5GW拉升至50GW。 BP打算在2030年底前,将在低碳能源的投资总额拉升10倍达到50亿美元,并将可再生能源产能从2019年的2.5吉瓦拉高至50吉瓦。
葡萄牙石油巨头GalpEnergía计划到2030年,将其可再生能源的规模扩大到10吉瓦 ,计划将集团10%至15%的投资用于可再生能源发电。
欧洲最大电力公司之一Enel拟投资700亿欧元扩大太阳能、风能业务。 去年底,Enel宣布2021-2030年的战略重点是加速能源转型。其中,约700亿欧元用于扩大其风能和太阳能业务,可再生能源发电规模将从目前的45GW增至120GW。
西班牙最大电力公司Endesa拟在未来三年将太阳能等发电总容量增加50%。 Endesa表示将在2021-2023年期间筹措79亿欧元投资用于脱碳,新可再生能源产能等。其中,可再生能源将获得33亿欧元,用于投资约3000MW的太阳能和900MW的风电。
西班牙电力巨头Iberdrola计划5年投入760亿欧元,将可再生能源装机增至60GW。 去年底Iberdrola公 布了调整后的新5年投资计划,将在2021-2025年间,投资750亿欧元大力发展可再生能源,到2025年将可再生能源装机从去年的32吉瓦增至60吉瓦。
以上只是我们列举的部分化石能源巨头在可再生能源领域的投资计划,更多的案例不胜枚举。
颇具前景的可再生能源,吸引的不只是能源巨头。 越来越多非能源企业也开始蜂拥而入。
比如澳大利亚铁矿石巨头FMG,去年底就宣布2022年或2023年开始生产风能、太阳能、氢气和氨水等可再生能源,最终目标是达到236吉瓦的清洁能源产能。又比如 日本电信巨头NTT宣布,到 2030年将可再生能源发电能力从现在的300兆瓦提高 到7.5吉瓦。
02
技术创新的力量
从目前公开资料统计,未来5年时间,全球至少有万亿美元以上资金将进入可再生能源领域。
相对于未来更为庞大的体量,目前投入的资金还只是冰山一角。国际可再生能源署预计到2050年,为了实现碳中和,全球需要在清洁能源领域累计投资130万亿美元。
这些资金大部分将投向风电和光伏相关 领域 。
十年前,这简直无法想象。
越来越多的企业将宝押向新能源,除了情怀,更多的因素是源于以风电、光伏为首的新能源竞争力越来越强。
在技术进步和规模效应推动下,风电和光伏已经成为全球最具竞争力的能源。
以风电为例,十几年前,陆上风电单位千瓦造价高达12000元,如今已经下降到7000多元。国内上网电价已经下降至0.29元/千瓦时(I类区域),部分地区成本已经下探至0.15元/千瓦时。
十几年来,风电技术不断推陈出新,目前已经进化到第四代风机——人工智能风机,这种风机为全球新能源加速开发创造了契机。
有兴趣的同学,可以观看B站上一条爆红的 讲述风机进化史的科普视频,为了方便大家观看,我们将视频上传至此。
远景能源工程师告诉我们,他们推出的伽利略超感知风机就是人工智能风机。 在前三代增加偏航、变桨、独立变桨基础 上,工程师们在风机中创造性融入了人工智能元素。
这种风机能够利用传感数据,结合人工智能模型,实时还原所在机位的风信息,并对比实际运行情况与设计的差异,进行不断的精细调整。 这样一来,风机不再是按照预设好的场景程式化的变桨,而是依据实际的气流特性求真务实的变桨。 就和伽利略一样,能够用实例来验证固有理论。
当成千上万台伽利略超感知风机遍布群山、平原、海洋,大量的实例验证信息将在云端刻画出风机该有的样子,然后传回每一台风机,进而使风机不断进化,将潜力发挥到极致,再次提升发电能力。 而且,这种进化不仅可以体现在某一台风机上,也体现在整个风电场上。 依托边缘计算技术,风电场集群的人工智能,可以回顾和预测数十台风机已经和将要经历的风况,协调各个风机的运行,实现风场整体发电能力的最大化。
除此之外,伽利略超感知风机还有很多进步,比如可以借助先进的趋势感知能力,在线规划风机的寿命策略,找到最优的运行模式,从而降低运维成本。可以通过大量结构受力样本,知道风机哪一部位需要进一步加强,哪一个部位可以优化减少材料,再运用到新风机的制造上,从而降低建设成本和度电成本。
风电如此,光伏创新更是层出不穷。
光伏转化率已经从十几年前的14%左右,上升到了目前的23%以上。晶硅组件价格从十几年前接近40元/瓦下降到目前1.4元/瓦左右。
技术创新和成本下降,让光伏成为近十年内降本速度最快的能源之一。 根据 国际可再生能源署 数据,全球光伏LCOE (平准化发电成本)由2010 年的0.378$/kWh快速下降至2020年的0.048$/kWh,降幅高达87%。
今年开始,不仅是风电, 国内大部分地区光伏项目都可以实现平价上网。在海外一些国家,由于非技术成本占比较低,一些光伏项目度电成本已经低至0.1元人民币以下。
虽然没有人能准确预测未来,但是新能源未来却是确定的。
在风电和光伏等可再生能源的驱动下,一个全新的时代序幕已经徐徐拉开。
/ END /
维多利亚300电瓶在吉朗郊区建造。
Neoen 已开始运营其在澳大利亚的300MW/450 兆瓦时维多利亚大电池储能项目。该设施位于维多利亚州吉朗的 Moorabool 终点站旁边。
该储能电站由210个特斯拉Megapack 储能设备组成,总容量达到 300MW/450MWh,法国可再生能源巨头Neoen与特斯拉能源(Tesla Energy)以及澳洲电力巨头AusNet合作开发了该设施,建筑工程公司Cimic集团旗下的UGL参与了项目的部分建设。
法国政府日前推出了涉及公共部门、交通出行、日常生活等多方面的全国节能计划。总理博尔内指出,这一计划的目的是“减少不必要的能源浪费”,最终实现未来两年内全国能源消费减少10%的目标。她表示,如果法国不采取节能行动,冬季将面临能源停供的危险。同时,法国政府将“每周公布电力和天然气消耗量”,通过可视化数据判断是否真正实现能耗减少。
节能计划针对公共部门的规定包括:住宅、教育机构及公共场所的供暖温度不得超过19摄氏度,餐厅、体育馆等场所在没有顾客时供暖温度应降至17摄氏度,公共游泳池和海水浴中心的水温降低1摄氏度;在体育比赛场所,白天赛事前后的照明时间将减少50%,晚上的赛事将减少30%;政府此前推出的减少照明计划继续实施,包括除机场、火车站和地铁站外,从凌晨1时至6时将禁止一切照明广告。
新计划还鼓励民众远程办公,尽可能减少通勤带来的能耗。法国交通部将从2023年起向每个拼车平台的新用户一次性发放100欧元补贴,公共服务车辆在高速公路上的最高时速将由130公里降至110公里。计划还呼吁民众减少热水淋浴时间,夜间彻底关闭处于待机状态的电子设备,将部分高耗能设备的使用时间安排到非用电高峰期等。
法国《独立报》分析指出,今年冬天法国面临着能源短缺及能源价格上涨的挑战。电力方面,法国56座核反应堆中近一半由于需要维护而暂停服务,给包括法国在内的整个欧洲电网带来压力。天然气方面,尽管法国能源委员会10月5日宣布法国已最大限度填充其天然气存储容量(超过99%),但根据过去冬季的情况以及可能出现的寒潮天气,今年冬季天然气供应可能面临紧缺。
能源短缺给很多法国人带来“过冬焦虑”。法兰西新闻台报道称,配合政府推出的节能计划,民众也纷纷想方设法采取相应措施为冬天做准备。不少人已着手加购保暖衣物和毛织品,10月初这类商品销售额已经飙升。
法国电视台不久前开始播出全新的“电力预报图”,公布法国电力消耗状况信息,提醒及时采取调整措施。如果图像为绿色,意味全国用电量合理;如果是橙色,则表示供电紧张,建议采取相应措施;如果是红色,则发出减少消耗的警告,否则将停电。
法国《回声报》指出,节能计划是对全社会的一次“集体动员”,能在多大程度上带来消费者行为的改变,还需要进一步观察。
(人民日报巴黎电)