中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
PART.01 鋰離子電池儲(chǔ)能電站的構(gòu)成
預(yù)制艙式鋰離子電池儲(chǔ)能電站是我國(guó)目前電化學(xué)儲(chǔ)能電站的主流建設(shè)形式。鋰離子電池儲(chǔ)能電站可以分為四個(gè)層次：電池單體、模組、電池簇和電池艙。電池單體通過(guò)排列集成模組，模組經(jīng)電氣連接構(gòu)成電池簇，多個(gè)電池簇與變流器等設(shè)備組成電池艙。
此外，儲(chǔ)能電站中還包括熱管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器等，多個(gè)單元協(xié)同工作保障儲(chǔ)能電站的安全運(yùn)行。
PART.02 為什么儲(chǔ)能電站容易發(fā)生事故
1. 電池排列相對(duì)密集，極易導(dǎo)致連鎖反應(yīng)
大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的特點(diǎn)之一就是電池?cái)?shù)量多、排列相對(duì)密集，單個(gè)儲(chǔ)能艙的容量為0.5-2MWh，內(nèi)部單體電池?cái)?shù)量可達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)。儲(chǔ)能艙中電池集中分布的特點(diǎn)會(huì)增加電池的安全風(fēng)險(xiǎn)，若單體因?yàn)E用故障發(fā)生熱失控，極易導(dǎo)致周?chē)姵匕l(fā)生連鎖反應(yīng)。
2. 電芯本身存在問(wèn)題，沒(méi)有電池全生命周期管理
在前幾年，有一個(gè)比較火的概念叫梯次利用，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)能電站會(huì)使用電動(dòng)汽車(chē)退役的動(dòng)力電池，但是電池不怕舊，怕就怕新舊不一，電芯一致性差。遙控器上兩節(jié)干電池，湊活湊合日子還能過(guò)，但儲(chǔ)能系統(tǒng)里，少則幾百個(gè)，多則上萬(wàn)個(gè)電芯，大規(guī)模應(yīng)用起來(lái)，問(wèn)題就完全不一樣了。
因此，國(guó)家能源局發(fā)布《新型儲(chǔ)能項(xiàng)目管理規(guī)范（暫行）（征求意見(jiàn)稿）》，征求意見(jiàn)稿稱(chēng)，原則上不得新建大型動(dòng)力電池梯次利用儲(chǔ)能項(xiàng)目。文件指出，在電池一致性管理技術(shù)取得關(guān)鍵突破、動(dòng)力電池性能監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)體系健全前，原則上不得新建大型動(dòng)力電池梯次利用儲(chǔ)能項(xiàng)目。已建成投運(yùn)項(xiàng)目應(yīng)定期評(píng)估電池性能，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、強(qiáng)化監(jiān)管。
但是解決掉電池出廠安裝時(shí)的品控檢測(cè)問(wèn)題，還要考慮儲(chǔ)能電站中電池的使用壽命，一個(gè)儲(chǔ)能電站的壽命達(dá)到10-15年，即使同一批次的電池，使用幾年后，一致性也會(huì)降低，目前，行業(yè)內(nèi)亟需形成一個(gè)如何對(duì)電池全生命周期進(jìn)行管理的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
3. 儲(chǔ)能電站管理系統(tǒng)不完善
當(dāng)前電池管理系統(tǒng)主要依靠測(cè)量模組表面溫度、電壓與SOC來(lái)避免電池發(fā)生過(guò)充，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)源于電動(dòng)汽車(chē)，然而，與電動(dòng)汽車(chē)不同的是，儲(chǔ)能艙內(nèi)單體電池?cái)?shù)量非常大（甚至可以達(dá)到數(shù)萬(wàn)個(gè)），電池的不一致性會(huì)導(dǎo)致個(gè)別電池產(chǎn)生過(guò)充、過(guò)放，增加了管理和監(jiān)測(cè)的難度。
接下來(lái)，我們以3個(gè)目前公開(kāi)的儲(chǔ)能電站事故調(diào)查分析為例，詳細(xì)了解下儲(chǔ)能電站為何會(huì)爆炸：
PART.03 韓國(guó)儲(chǔ)能電站事故原因分析？
根據(jù)韓國(guó)已經(jīng)公布的儲(chǔ)能電站相關(guān)事故調(diào)查中，將儲(chǔ)能電站事故致因總結(jié)為以下5個(gè)方面：
（1）電池系統(tǒng)存在缺陷
（2）應(yīng)對(duì)絕緣檢測(cè)的保護(hù)系統(tǒng)不夠
（3）儲(chǔ)能電站建設(shè)完以后管理和維護(hù)不足
（4）PCS和ESS之間的綜合管理系統(tǒng)不好
（5）儲(chǔ)能系統(tǒng)安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)不完善
PART.04 北京大興儲(chǔ)能電站爆炸事故分析報(bào)告
北京儲(chǔ)能電站發(fā)生爆炸事故引發(fā)了社會(huì)對(duì)儲(chǔ)能電站安全問(wèn)題的關(guān)注。國(guó)家電網(wǎng)直屬科研單位，中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司儲(chǔ)能與電工新技術(shù)研究所，發(fā)布了對(duì)該事故的分析報(bào)告，提出了可能引發(fā)爆炸的8個(gè)誘因，包括儲(chǔ)能電池安全質(zhì)量、電池管理系統(tǒng)和氣象環(huán)境因素等。
PART.05 美國(guó)亞利桑那州電池儲(chǔ)能項(xiàng)目爆炸原因
發(fā)生事故的具體時(shí)間節(jié)點(diǎn)如下：
爆炸的原因分析：按照設(shè)計(jì)，當(dāng)滅火系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，空調(diào)會(huì)被關(guān)閉，從而使噴出的滅火氣體得以集中。當(dāng)集裝箱門(mén)被打開(kāi)時(shí)，可燃混合物接觸到熱源（很可能是電池簇中余熱的電池），引起爆炸。
PART.06 如何給儲(chǔ)能電站最佳的安全防護(hù)
1. 美國(guó)亞利桑那州電池儲(chǔ)能項(xiàng)目整改措施及建議
研究結(jié)果包括兩大類(lèi)建議:對(duì)電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行物理改變以消除氣體積聚的情況，以及改變對(duì)安全人員處理儲(chǔ)能站緊急情況的培訓(xùn)。
①將在儲(chǔ)能系統(tǒng)中增加遙感和通風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)故障導(dǎo)致危險(xiǎn)氣體釋放時(shí)，操作人員可以通過(guò)氣體識(shí)別和通風(fēng)將其沖洗出去，而避免風(fēng)險(xiǎn)。
②其他升級(jí)包括冷卻系統(tǒng)或電芯之間的屏障，以防止火災(zāi)蔓延。
③在安全培訓(xùn)方面，在裝有電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的城市，對(duì)當(dāng)?shù)氐陌踩廊藛T進(jìn)行培訓(xùn)。
2. 韓國(guó)儲(chǔ)能事故整改措施及建議
（1）電池本體因素仍然是儲(chǔ)能系統(tǒng)安全的核心，受現(xiàn)階段管理系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)管控可靠性限制，對(duì)電池本體的充放電SOC區(qū)間有必要適當(dāng)收緊。
（2）電池老化因素及運(yùn)行環(huán)境因素的長(zhǎng)期演化將可能造成腐蝕性的絕緣部件損壞，需要強(qiáng)化絕緣檢測(cè)并進(jìn)行定期維護(hù)檢查，同時(shí)需要強(qiáng)化漏電斷路裝置、過(guò)電壓保護(hù)裝置、過(guò)電流保護(hù)裝置等電氣沖擊保護(hù)裝置的可靠性。
（3）儲(chǔ)能系統(tǒng)配置足夠強(qiáng)度和靈活性的主動(dòng)熱管理系統(tǒng)是非常必要的。
（4）電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系有待進(jìn)一步完善，特別是涉及PCS、BMS、EMS之間協(xié)調(diào)、控制與管理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
3. 北京大興儲(chǔ)能電站爆炸事故工作建議
（1）加強(qiáng)對(duì)在運(yùn)儲(chǔ)能電站的安全運(yùn)行管理和技術(shù)監(jiān)督制度建設(shè)，明確管理職責(zé)和責(zé)任主體，針對(duì)不同類(lèi)型的儲(chǔ)能事故隱患，制定故障應(yīng)急預(yù)案和消防處置措施，保障人員生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。
（2）加強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，構(gòu)建儲(chǔ)能建設(shè)、運(yùn)維的質(zhì)量管控體系。將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求落實(shí)到儲(chǔ)能技術(shù)監(jiān)督的各個(gè)環(huán)節(jié)，保障接入電網(wǎng)的儲(chǔ)能設(shè)備安全可靠。
（3）加快建設(shè)大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)故障著火模擬試驗(yàn)平臺(tái)，開(kāi)展儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)演化機(jī)制及防控技術(shù)研究，構(gòu)建儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)危害等級(jí)及防護(hù)評(píng)價(jià)體系，驗(yàn)證并改善儲(chǔ)能安全系統(tǒng)對(duì)不同實(shí)際環(huán)境的適應(yīng)性。
（4）加強(qiáng)儲(chǔ)能安全技術(shù)攻關(guān)，研究?jī)?chǔ)能系統(tǒng)全壽命周期應(yīng)用安全技術(shù)，研發(fā)新型本征安全儲(chǔ)能電池，研究?jī)?chǔ)能電站安全集成技術(shù)，研究?jī)?chǔ)能系統(tǒng)安全狀態(tài)在線(xiàn)感知及診斷技術(shù)，研究?jī)?chǔ)能電站安全預(yù)警、阻燃隔熱、消防滅火技術(shù)等。采取切實(shí)有效措施，加快新技術(shù)成果的推廣應(yīng)用。
PART.07 總結(jié)：如何給儲(chǔ)能電站最佳的安全防護(hù)?
1.建立儲(chǔ)能電站全生命周期管理體系
前面提到，一個(gè)儲(chǔ)能電站的壽命是10-15年，即使同一批次的電池，在幾年后也有可能出現(xiàn)不一致性問(wèn)題，儲(chǔ)能系統(tǒng)有上萬(wàn)個(gè)電芯，電池老化后的不一致性問(wèn)題更為嚴(yán)重，所以?xún)?chǔ)能電站的全生命周期管理體系的搭建，可以做到實(shí)時(shí)檢測(cè)，免拆解定點(diǎn)定位，提前預(yù)警，將預(yù)防做在消防前。
2.通過(guò)電化學(xué)模型，對(duì)電池關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析
欲達(dá)成鋰電儲(chǔ)能電站“零事故”安全的目標(biāo)，需要改變思路，傳統(tǒng)的BMS管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)源于電動(dòng)汽車(chē)，僅僅采集電壓、溫度、內(nèi)阻等參數(shù)進(jìn)行分析，在面對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能電站時(shí)可能心有余而力不足，一是，電池規(guī)模巨大，增加了管理和檢測(cè)的難度；二是，隨著電池本體因素演化，電池安全參數(shù)都將發(fā)生變化，給電池管理系統(tǒng)的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)帶來(lái)了挑戰(zhàn)；三是，提前預(yù)測(cè)時(shí)間有限，鋰電池從出現(xiàn)熱失控征兆到燃爆之間時(shí)間較短，長(zhǎng)時(shí)預(yù)警正逐漸成為行業(yè)發(fā)展需要。
新思路就要用新做法，據(jù)了解，目前已有公司通過(guò)電化學(xué)模型對(duì)電池關(guān)鍵參數(shù)精準(zhǔn)分析，相當(dāng)于對(duì)電芯進(jìn)行深度的“血液級(jí)”檢測(cè)，不僅僅分析電壓、溫度、內(nèi)阻等參數(shù)，更可以通過(guò)深入電芯的數(shù)據(jù)分析，在多個(gè)維度、采用多種手段研究電池安全性機(jī)理，基于精準(zhǔn)測(cè)量和數(shù)值化模型準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鋰電池安全性表現(xiàn)，最終提出應(yīng)用化解決方案的綜合性預(yù)防策略，真正達(dá)到從源頭解決儲(chǔ)能安全性問(wèn)題。相比于傳統(tǒng)的BMS管理系統(tǒng)，電芯“血液級(jí)”檢測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)精度更高，更早發(fā)出安全預(yù)警時(shí)間，真正做到守護(hù)電站安全、長(zhǎng)壽。
3.引入專(zhuān)業(yè)的“第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)”，不斷完善儲(chǔ)能電站安全標(biāo)準(zhǔn)體系
如今，儲(chǔ)能市場(chǎng)正以前所未有的速度增長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)鏈涉及了電芯、電池包、系統(tǒng)供應(yīng)商等多個(gè)領(lǐng)域，高速發(fā)展的背后，制定標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范市場(chǎng)正成為儲(chǔ)能規(guī)模化發(fā)展的關(guān)鍵，權(quán)威、專(zhuān)業(yè)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)逐漸成為儲(chǔ)能發(fā)展之路上的重要推動(dòng)力。
不斷爆發(fā)的儲(chǔ)能安全事故，折射出的是儲(chǔ)能電站上下游產(chǎn)業(yè)制造的品控與管理不足。高標(biāo)準(zhǔn)、更嚴(yán)苛的體系化認(rèn)證與測(cè)試，對(duì)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)往規(guī)范化、高安全性發(fā)展有著重要意義，僅有生產(chǎn)廠家出具的檢測(cè)報(bào)告將缺乏說(shuō)服力，一個(gè)生產(chǎn)廠家，自己既生產(chǎn)產(chǎn)品，又出具檢測(cè)報(bào)告，既當(dāng)“裁判”又做“選手”，對(duì)于市場(chǎng)而言，缺乏公正性，因此 ，無(wú)論對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，還是行業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，將儲(chǔ)能電站安全檢測(cè)的事情交由權(quán)威的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)將成為必然選擇。
4.制定故障應(yīng)急預(yù)案和消防處置措施
同時(shí)，針對(duì)不同類(lèi)型的儲(chǔ)能事故隱患，需制定故障應(yīng)急預(yù)案和消防處置措施，做到檢測(cè)到預(yù)警信息，第一時(shí)間處理，防止安全事故的發(fā)生，盡全力保障人員生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。
