图为日本钠硫电池储能电站
化学电池储能电站具有诸多优点，在可再生能源发展中应得到很好的利用。然而化学电池也有缺点，其中最重要的就是安全性。我们必须承认，电池组是含有高能物质的部件，具有危险性。而且，随着电池的比能量、比功率的提高，发生事故的风险也会增加。
安全措施
安全的本质是事故发生的概率，如果安全因素控制得好，危险事故发生的概率就会降低。影响电池安全事故的因素应该包括电池类型、设计水平、生产质量、总容量、使用时间长短、安全措施的有效性、使用的合理性以及其他（偶然）因素，其中电池类型是最根本的。
因为安全性是事故概率的问题，所以可以用数值来表达。比如设计核反应堆时，安全性要达到10-5或10-6/堆-年；飞机安全性要达到109飞行小时无致命事故。要达到如此低的事故概率，除了高水平的设计和制造外，在运行过程中还需要一套严格的操作规程和严格的维护制度来保证。
随着可再生能源的发展，化学电池储能电站的建设也逐渐起步，化学电池储能电站的安全性问题（事故概率）应及时认真研究。
钠硫电池的安全性
在过去5-6年间，我们多次指出钠硫电池安全性较差，但企业单方面从“技术新颖性”入手，先是全力支持国内研发，随后又热衷于高价购买日本NGK生产的钠硫电池储能电站，并声称日本数十座钠硫电池储能电站20年来从未发生过任何事故。巧合的是，在与日本谈判期间，日本分别于2011年2月和9月相继发生两座钠硫电池储能电站被烧毁，尤其是三菱材料筑波工厂钠硫电池储能电站，于2011年9月21日7点20分左右起火，在采取沙土覆盖等灭火措施后，火势在当天16点左右才有所减弱，但并未完全扑灭。 大火最终于10月5日下午3点25分被扑灭，总共燃烧了两周时间。随后，NGK要求客户暂时停止使用钠硫电池，直至找到事故原因，同时宣布暂停钠硫电池生产。
至此，我们采购日本钠硫电池储能电站的计划被“暂停”。
粗略估算，日本钠硫电池储能电站的事故概率大于10-3/站·年。也就是说，如果建设1000座与日本平均水平同等容量的钠硫电池储能电站，每年就有一座以上可能发生火灾。
此次事件提醒人们，大规模使用储能电池时，应像核电站一样，事先谨慎评估其安全性。
锂离子电池的安全性
锂离子电池中的电解液采用易燃溶剂配制，正负极上的氧化剂与还原剂仅隔着约20微米厚的隔膜，当达到一定温度时，氧化剂和还原剂容易与电解液发生大量发热的化学反应，电池组在高电压、大电流下工作。
目前电动公交车的锂离子电池容量在左右，事故发生率不低（10-3/辆·年），而20MWh储能电站的电池容量是电动公交车的100倍，如果使用同等质量的锂离子电池，事故概率也可能大100倍，达到10-1/站·年（可能每10年就会燃烧一次）。
由此可见，锂离子电池的安全性同样值得重视，对电池（特别是锂离子电池）的使用应与易燃、易爆物品、高压设备等同等对待，制定并严格执行安全设计标准和使用规范。
有机电解质超级电容器与锂离子电池类似，具有比功率高、超长寿命、更高电压等突出优点，可以解决短时间大功率储放电问题，一些储能电站也将其与电池并联使用，以增强和扩展电站的功能。有人认为这种超级电容器比能量低，安全性不会有大问题。但美国夏威夷岛30兆瓦风电场的15兆瓦电池储能电站，就采用了戴纳公司的超级电容器，先后三次起火（2011年4月、2012年5月、8月1日），给人们敲响了警钟。
水系电解质电池的安全性
最常用的水电解质二次电池是金属氢化物/镍电池和铅酸电池。前者的电解质是碱性水溶液，后者是酸性水溶液。这些电解质在泄漏时具有腐蚀性，但可燃性和爆炸性要低得多，但并非绝对没有问题。2012年4月，山东淄博一辆使用镍氢电池的公交车着火。原因可能是负极储氢合金和正极氧化镍的用量设计不当，导致电池中氢气的积累。铅酸电池在过充时也会将水电解成氢气和氧气，但这个问题已经得到相对较好的解决。因此，铅酸电池是最安全的电池，而且价格低廉，循环寿命和比能量也在不断提高。
能够大规模储能的液流电池近年来发展迅速，得益于其采用水电解液，爆炸风险极低。不过，新出现的锌溴液流电池和锌氯液流电池，虽然各有优势，但元素溴和氯具有毒性和腐蚀性，在大规模储能电站使用时，需防范有毒气体泄漏事故。
2011年，国内有人提出采用有机电解液的液流电池新体系，拟申报2012年国家863计划。如果数千立方米的有机电解液在储能电站复杂的管道中全天流动，一旦发生事故后果不堪设想。显然，这样的有机电解液新体系与液流电池高安全性的初衷背道而驰，实用前景不大。
重点开发新型水电解质电池
大规模储存电能的储能电站，必须把安全放在一切考虑的首位。作为运营单位，储能电站还有重要的经济效益，应选用能量转换效率高、寿命长、建设和运营成本低、适当考虑比能量的电池。因此，目前应高度重视新型水电解质电池的开发和应用：
1、大力发展能量转换效率高于80%、成本低于2元/瓦时、循环寿命达到1万次的新型液流电池；现有的液流电池也要提高到这个水平。
2.在持续治理铅污染的同时，积极支持发展比能量50瓦时/公斤以上、循环寿命3000次以上、价格0.6元/瓦时以下的新技术铅酸蓄电池。
3.鼓励发展比能量大于50Wh/kg、循环寿命达到4000次、价格低于0.8元/Wh、生产和回收过程环境友好的新型水电解质储能电池。
在合适的进出电价下，采用上述电池的电站运行效果有望达到YCC（大规模电力储能技术经济效益准则）指数1.0，且具有较高的安全保障水平。（杨裕生，作者为中国工程院院士）
关联
一场震撼钠硫电池未来的火灾
作为新一代电力储能系统，钠硫电池备受期待，但钠硫电池的电极采用的是钠，遇水有爆炸的危险，因此灭火难度比普通火灾更大。然而，日本却发生了一起可能动摇钠硫电池前景的火灾事故。据了解，目前唯一一家推出钠硫电池产品的公司就是NGK。2011年9月21日上午7点20分左右，设置在日本茨城县三菱材料筑波工厂的钠硫电池(日本NGK公司生产)发生火灾。大火最终于10月5日下午3点25分被扑灭，持续了2周之久。日本NGK公司在事故当天成立了事故调查委员会，并宣布暂停钠硫电池的生产。
由于钠硫电池的结构和工作原理，钠硫电池存在以下两大安全风险。首先，由于采用了钠，所以着火时不能用水浇，必须通过覆盖沙子或其他方式灭火，因此安装钠硫电池的单位和消防机构需要采取特殊措施。其次，由于钠硫电池的工作温度需要达到300-350℃，当某个电池单元着火时，火势很容易蔓延到周围的其他电池单元，控制火势需要花费大量时间。
NGK 称，事故发生的钠硫电池中混入了“故障”电池单元。电池单元的损坏导致高温熔融物（液态钠和硫）从内部流出。每个电池模块被分成四块，每块之间设置了沙层，以防止短路和火势蔓延。但这次熔融物流过了沙层，因此相邻块之间发生了短路。每个块都配有保险丝，以防止大电流继续流动，但相邻块之间没有保险丝。
由于电池块之间发生短路，大电流不断流过，模块开始发热，导致更多电池单元损坏，如此一来，火势蔓延至整个模块，熔化的金属流出，损坏范围扩大至相邻的模块。
火灾事故发生后，日本NGK公布了防止事故再次发生的对策，包括在相邻块之间设置保险丝，这样即使发生短路，也能降低大电流持续流动的概率；为防止熔液流出，在块之间设置防短路板，进一步确保不会因熔液流出而发生块间短路；为防止火势蔓延，在模块之间设置了防火蔓延板。
至于不合格电芯嵌入模组的原因，NGK日本推测是“制造过程中混入异物，超设计范围的问题叠加后安全功能失效”。但出现问题的电芯已经烧毁，因此无法确定真实原因。因此，该公司目前的政策是加强制造过程的管理，对所有产品实施检查，防止不合格电芯嵌入模组。
钠硫电池单位重量的能量密度约为铅酸电池的3倍，有望在下一代电网中发挥多种作用，例如通过负荷平衡降低最大用电量（调峰）、解决可再生能源的电力输出波动问题等。因此，旨在普及钠硫电池的环境建设工作也在快速进展。
2007年，日本消防法修改了“危险品限制相关规定”，允许使用同一集装箱运输或储存不同类型的危险品。这一举措主要是为了使钠硫电池的安装更加容易，因为钠硫电池使用的硫在日本消防法中被定义为第二类危险品（可燃固体），钠则被定义为第三类危险品（自燃物质和受水限制的物质）。根据此次修改，只要集装箱和安装场所符合一定的标准，钠硫电池就可以更加容易地安装。
但此次事故表明，钠硫电池的安全技术和火灾对策尚不成熟。事实上，除了上述防止事故再次发生的对策外，日本NGK还提出了“建立早期发现火灾的监控系统”、“安装灭火防火设备并建立灭火系统”、“建立火灾时的逃生路线并建立引导疏散系统”等安全强化措施，并要求客户落实。此外，对于在医院、商业设施等不特定人员出入较多的场所安装了钠硫电池的客户，暂时要求其将钠硫电池拆除。
日本NGK表示，如果有客户申请移除，则会满足要求，但实际上大多数客户都希望继续使用。目前，许多地方都设置了钠硫电池作为备用电源，其性能也十分出色，因此未来钠硫电池需求量预计还会继续扩大。但也正因如此，钠硫电池在安全技术上还需要进一步成熟。（刘一丁/摘录）
风电场储能电站第三次发生火灾
2012 年 8 月 1 日，夏威夷瓦胡岛北海岸一座拥有 12 台风力涡轮机的 30 兆瓦风力发电场突然响起烟雾警报。该风力发电场由 First Wind 开发，配备了 Power 提供的 15 兆瓦电池。生产的电力出售给岛上社区。这是电池安装以来发生的第三起火灾。
有媒体评论称，火灾烧毁了一座重要的建筑，也给风能发展的未来带来了不确定性。储能行业将能够把风能、太阳能等各种可再生能源转化为社会易于利用的电能，降低能源价格，为分散的岛屿提供有效的能源解决方案。但到目前为止，储能行业（抽水蓄能除外）还只是处于“潜力”阶段。储能行业的电池供应商正在经历各种发展阵痛。
消防员直到火灾发生 7 小时后才进入燃烧的大楼，因为他们担心 12,000 块电池燃烧可能带来大量有毒气体。消防部门表示，该大楼在 2011 年 4 月发生过一场火灾，几乎烧毁了整栋大楼。今年 5 月又发生了一场火灾，而之前两次火灾的起因都是 Dyna 生产的 ECI 电容器。据法院新闻社报道，该公司已对 Dyna 提起诉讼。火灾导致大楼部分倒塌，但幸运的是没有人受伤。
消防部门发言人表示，火灾似乎是从电池箱内部或附近开始的，并迅速蔓延。他们表示，他们正在调查，电池中没有危险物质，不会对社区构成危害。
该风电场自2011年2月开始运行，在发现烟雾后立即关闭。风电场储能站配备了美国最大的储能系统，这套系统也是首个利用美国能源部贷款计划资助建成的系统，获得1.17亿美元注资，于2010年7月建成。电池采用弹道级纤维材料制成，电池内约有一英里长的纤维，电池内部为干燥状态。电池的技术来自于与福特宇航联合开发的用于电动汽车应用的创新技术。
化学电容器补充了锂离子电池的性能。它们由干燥的惰性材料制成，可以在室温下运行，这与用于电网级储能的纳米硫电池不同。
First Wind Power 附近还有一个配备储能系统的风力发电场，也被称为该项目。该风力发电场自 6 月起开始运营，据其首席执行官称，目前“运行良好”。
TE Con管理层一直强调，他们提供的不只是一套电池，还有一系列的控制和通讯系统，以及他们在电池管理方面的丰富经验和理念，这让他们与那些只提供电池的公司有所不同。最近发生的这些事情或许可以证明他们的观点。
专家认为，与普通火电厂相比，电网级储能系统仍然过于昂贵，只能在能源传输成本高或能源传输困难的地区使用，如夏威夷或岛屿，以及一些新兴地区（无需建设全新的电网和发电系统）。（傅跃文/摘录）