儲能，如何更安全?氣體監測成為儲能安全新考量

　　作為影響未來能源大格局的前沿技術和新興產業，儲能不能忽視安全問題。在儲能安全備受關注的當下，破除安全問題的難點在哪里?

　　安全已成為儲能產業面臨的瓶頸之一。

　　在一水之隔的韓國，儲能電站發生火災事故已經高達30起，火災給快速升溫的儲能市場潑了一盆冷水。韓國工商和能源部立即采取了行動，對所有已經安裝的電池儲能系統進行安全檢查，強制關閉了數百個個公共事業側的儲能系統。

　　在國內，電網側、發電側、用戶側均出現過不同程度的火災事故，雖然鮮有正式的通報和報道，但不得不承認，事故畢竟是存在的，這也一度成為儲能圈內爭議的焦點。

　　安全無小事，儲能也不例外。外界對電池儲能安全性、可靠性的質疑，也讓產業鏈條上的所有相關方開始認識到安全的重要性：如果像電動車一樣隔三差五燒的話，電化學儲能可能遭遇“倒春寒”。

　　Ⅰ 新興產業的成長陣痛

　　如同21世紀初期的光伏產業，當前的電池儲能行業也是一個體量不大但飛速增長的市場。儲能是建設新型能源體系、構建新型電力系統、實現全球碳中和的重要支撐。根據中國能源研究會儲能專委會/中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)全球儲能項目庫的不完全統計,去年全球已投運電力儲能項目累計裝機規模237.2GWH。儲能已從研發示范轉向快速商業化推廣。

　　過去數年，儲能市場逐漸升溫，各路資本相繼進入。在行業的早期，市場難免魚龍混雜。既有寧德時代、比亞迪這樣的獨角獸，還有大量的光伏、節能、電力電子企業跨界而來，“撈一票就走”的現象不可避免。

　　進入一個全新的行業，不少企業也是“摸著石頭過河”，需要和客戶一起挖掘市場，找到新型的應用場景，逐步探索出儲能的商業發展模式。在市場不成熟的前提下，從業主、投資商到設備商，更在意的是價格和成本，對產品的風險控制和安全并沒有足夠的認識。

　　“新型儲能產業快速發展，正成為新的增長極，這幾年不但做消費電池和汽車電池的開始做儲能電池，其他行業如地產、家電、服裝、食品等都紛紛跨界做儲能。行業百花齊放是好事，但是我們也要看到一哄而上的風險。”

　　去年11月9日，在于福建寧德舉辦的2023世界儲能大會上，全球電池龍頭寧德時代的首席科學家吳凱在《可信、可續，推動儲能行業高質量發展》的主題演講中，談到國內儲能行業的發展現狀時，直面行業一系列痛點，并做出如上表示。

　　吳凱說，“儲能既涉及生命財產安全，又涉及電力系統運行安全，是一個關鍵的基礎設施，試錯成本極高，因此不能走先追求速度再追求質量的老路，必須一開始就堅持高質量發展。”

　　在經歷過初創期的突飛猛進之后，儲能已經蓄積了一定的市場規模，行業已經到達了一個新的平臺期，市場發展初期積累的一些問題也開始逐步顯現。起火事件無疑給整個產業敲響了警鐘，安全成為行業必須著手解決的問題。

　　Ⅱ 制定行業安全標準

　　目前，行業處于大規模應用的初期，儲能電池性能指標模糊、規劃設計簡單、儲能火災消防還欠缺研究和技術支撐，電化學儲能電站的性能及安全還存在很多關鍵問題亟待解決。業界迫切需要建立健全的儲能技術標準和檢測認證體系為電站質量“保駕護航”。

　　在2019年，標準滯后是當時行業面臨的現實問題，與電動汽車行業100多項的國家標準相比，儲能行業的國家標準還不到20項。很多工作的開展依舊沒有規范可循，也沒有相應的安全制度與監管。

　　據國家能源部門消息，隨著儲能產業進入高速發展時期，社會關于儲能安全的關注和討論越來越多，一系列相關標準的起草和制定也在醞釀和籌劃之中。盡快引導儲能產業邁向健康安全可持續的發展之路，已成為全社會各界共同期望的目標。

　　2023 年 2 月 22 日，國家標準化管理委員會、國家能源局發布《新型儲能標準體系 建設指南》的通知，總共要制定和修訂 205 項新型儲能標準，體系框架分為基礎通用、 規劃設計、設備試驗、施工驗收、并網運行、檢修監測、運行維護、安全應急八個方面。此外，還提出 2023 年制修訂 100 項以上新型儲能重點標準，到 2025 年，對標國際先進水平的新型儲能標準體系，旨在建立適應我國國情并與國際接軌的新型儲能標準體系。

　　國家標準相繼出臺

　　2021年7月發改委、能源局發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》，指出到2025年，裝機規模達到30GW，新型儲能從商業化初期向規模化發展轉變。

　　2021年9月出臺《電化學儲能電站安全規程(征求意見稿)》，要求儲能消防融入視頻監控系統、設定系統性解決方案，更加精細化及科技化，并規定了儲能電站設備安全技術要求、運行、維護、檢修、試驗等方面的安全要求。

　　2022年2月發布《“十四五”國家消防工作規劃》，提出要圍繞新型儲能設施，加強消防設計，加強源頭管理。各政策對儲能電站建設、管理提出細節化要求;引導配套儲能消防設建設，提高儲能電站運營安全程度;提出2025目標裝機規模和降本增效目標，政策指引儲能市場發展。

　　2022年2月10日國家發改委、能源局印發《“十四五”新型儲能發展實施方案》，相較于2021年7月發布的《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》，新政策細化了儲能安全標準體系的具體覆蓋內容，如：加快制定消防滅火標準，明確了儲能安全技術突破方向，如突破電化學系統安全預警、高效滅火技術等等，為儲能大規模裝機及穩定安全運行創造有利條件。

　　2022年4月國務院安全生產委員會印發《“十四五”國家安全生產規劃》中強調健全電動汽車、電動自行車儲能等新材料新設備新業態火災風險預估預判機制，優化落實本質安全措施。嚴密防控電化學儲能站等新技術新產業新業態安全風險。

　　2022年4月國家能源局綜合司發布的《國家能源局綜合司關于加強電化學儲能電站安全管理的通知》中將項目法人列為安全運行責任主體，從規劃設計、設備選型、施工驗收、并網驗收、運行維護、應急消防處置能力提出安全管理要求。

　　2022年10月陸續實施的《電化學儲能電站安全技術要求》，其中在電池管理系統的安全要求中硬性規定：一個電池柜至少布置2個氣體信號采集點，也就是說至少有兩個氣體傳感器模塊參與安全預警工作。

　　隨著多項涉及儲能消防安全的相關政策及標準的陸續落地實施，可以預見儲能裝機規模將快速增加，新標準下儲能消防的重要性不斷突顯，儲能消防投入占比有望進一步提升。

　　Ⅲ 氣體檢測成為重點

　　為什么近幾年的新規標準都加強了對儲能氣體檢測的要求?因為集裝箱式鋰離子電池儲能系統是以標準集裝箱為載體，將鋰離子電池、電池管理系統、監控系統、空調系統、消防系統和配電系統集成在集裝箱內，以實現高集成度、大容量和可移動的儲能裝置。

　　而鋰離子電池能量密度高，其電解液的溶劑通常為有機碳酸酯類化合物，具有閃點低、化學活性高和極易燃燒的特點。即使在集裝箱設計中考慮了防護措施，仍很難避免由于鋰電池過充電、過放電、短路和機械性破壞時所導致的儲能電池內部熱失控，進而導致爆炸、燃燒等連鎖反應。

　　由于集裝箱內的鋰離子電池采用集成化設計，當某一組鋰電池發生熱失控后，會對周圍的電池產生強烈的熱沖擊，造成熱失控蔓延，同時生成大量烷烴類可燃氣體，可能發生嚴重的火災甚至爆炸事故。

▲鋰離子電池熱失控過程分析

　　安全儲能，一直是儲能站建設中需要考慮的重要因素，其中電池倉位熱失控是導致安全事故的主要原因。各儲能站電池倉迫切需要一種監測設備，實時自動采集儲能站內鋰電池的安全狀態，在鋰電池熱失控前或之后及時、準確地監測氣體及溫度變化并發出預警，使管理者有充分的時間采取相應的措施，避免停電事故和火災發生擴大等。

▲儲能集裝箱結構及復合型氣體探測器

　　研究表明，氣體相對于溫度、電壓、爬電距離等參數具有更短的響應時間。因此，通過產氣現象早期監測鋰離子電池熱失控具有重要的一項安全預警措施。

　　慧聞科技BSP系列的儲能安全監測模組是儲能系統安全檢測的重要保障手段，將給儲能站的安全運行和維護帶來極大的方便，為鋰電池儲能站安全運行提供可靠保障，真正地做到防患于未燃，符合儲能行業“安全第一，預防為主”的安全思想。

　　同時針對集裝箱式鋰離子電池儲能系統消防滅火的特點和技術需求，從消防安全標準體系建設、新型消防技術及裝置研發和火災早期探測預警裝置研發等方面開展系統研究。建立系統、科學的技術標準體系及測試規范，開發有針對性的鋰離子電池儲能系統消防滅火技術。提升集裝箱式鋰離子電池儲能系統的安全性，促進集裝箱式鋰離子電池儲能系統在新型電力系統中的規模化應用。

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