储能，如何更安全?气体监测成为储能安全新考量

　　作为影响未来能源大格局的前沿技术和新兴产业，储能不能忽视安全问题。在储能安全备受关注的当下，破除安全问题的难点在哪里?

　　安全已成为储能产业面临的瓶颈之一。

　　在一水之隔的韩国，储能电站发生火灾事故已经高达30起，火灾给快速升温的储能市场泼了一盆冷水。韩国工商和能源部立即采取了行动，对所有已经安装的电池储能系统进行安全检查，强制关闭了数百个个公共事业侧的储能系统。

　　在国内，电网侧、发电侧、用户侧均出现过不同程度的火灾事故，虽然鲜有正式的通报和报道，但不得不承认，事故毕竟是存在的，这也一度成为储能圈内争议的焦点。

　　安全无小事，储能也不例外。外界对电池储能安全性、可靠性的质疑，也让产业链条上的所有相关方开始认识到安全的重要性：如果像电动车一样隔三差五烧的话，电化学储能可能遭遇“倒春寒”。

　　Ⅰ 新兴产业的成长阵痛

　　如同21世纪初期的光伏产业，当前的电池储能行业也是一个体量不大但飞速增长的市场。储能是建设新型能源体系、构建新型电力系统、实现全球碳中和的重要支撑。根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟(CNESA)全球储能项目库的不完全统计,去年全球已投运电力储能项目累计装机规模237.2GWH。储能已从研发示范转向快速商业化推广。

　　过去数年，储能市场逐渐升温，各路资本相继进入。在行业的早期，市场难免鱼龙混杂。既有宁德时代、比亚迪这样的独角兽，还有大量的光伏、节能、电力电子企业跨界而来，“捞一票就走”的现象不可避免。

　　进入一个全新的行业，不少企业也是“摸着石头过河”，需要和客户一起挖掘市场，找到新型的应用场景，逐步探索出储能的商业发展模式。在市场不成熟的前提下，从业主、投资商到设备商，更在意的是价格和成本，对产品的风险控制和安全并没有足够的认识。

　　“新型储能产业快速发展，正成为新的增长极，这几年不但做消费电池和汽车电池的开始做储能电池，其他行业如地产、家电、服装、食品等都纷纷跨界做储能。行业百花齐放是好事，但是我们也要看到一哄而上的风险。”

　　去年11月9日，在于福建宁德举办的2023世界储能大会上，全球电池龙头宁德时代的首席科学家吴凯在《可信、可续，推动储能行业高质量发展》的主题演讲中，谈到国内储能行业的发展现状时，直面行业一系列痛点，并做出如上表示。

　　吴凯说，“储能既涉及生命财产安全，又涉及电力系统运行安全，是一个关键的基础设施，试错成本极高，因此不能走先追求速度再追求质量的老路，必须一开始就坚持高质量发展。”

　　在经历过初创期的突飞猛进之后，储能已经蓄积了一定的市场规模，行业已经到达了一个新的平台期，市场发展初期积累的一些问题也开始逐步显现。起火事件无疑给整个产业敲响了警钟，安全成为行业必须着手解决的问题。

　　Ⅱ 制定行业安全标准

　　目前，行业处于大规模应用的初期，储能电池性能指标模糊、规划设计简单、储能火灾消防还欠缺研究和技术支撑，电化学储能电站的性能及安全还存在很多关键问题亟待解决。业界迫切需要建立健全的储能技术标准和检测认证体系为电站质量“保驾护航”。

　　在2019年，标准滞后是当时行业面临的现实问题，与电动汽车行业100多项的国家标准相比，储能行业的国家标准还不到20项。很多工作的开展依旧没有规范可循，也没有相应的安全制度与监管。

　　据国家能源部门消息，随着储能产业进入高速发展时期，社会关于储能安全的关注和讨论越来越多，一系列相关标准的起草和制定也在酝酿和筹划之中。尽快引导储能产业迈向健康安全可持续的发展之路，已成为全社会各界共同期望的目标。

　　2023 年 2 月 22 日，国家标准化管理委员会、国家能源局发布《新型储能标准体系 建设指南》的通知，总共要制定和修订 205 项新型储能标准，体系框架分为基础通用、 规划设计、设备试验、施工验收、并网运行、检修监测、运行维护、安全应急八个方面。此外，还提出 2023 年制修订 100 项以上新型储能重点标准，到 2025 年，对标国际先进水平的新型储能标准体系，旨在建立适应我国国情并与国际接轨的新型储能标准体系。

　　国家标准相继出台

　　2021年7月发改委、能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，指出到2025年，装机规模达到30GW，新型储能从商业化初期向规模化发展转变。

　　2021年9月出台《电化学储能电站安全规程(征求意见稿)》，要求储能消防融入视频监控系统、设定系统性解决方案，更加精细化及科技化，并规定了储能电站设备安全技术要求、运行、维护、检修、试验等方面的安全要求。

　　2022年2月发布《“十四五”国家消防工作规划》，提出要围绕新型储能设施，加强消防设计，加强源头管理。各政策对储能电站建设、管理提出细节化要求;引导配套储能消防设建设，提高储能电站运营安全程度;提出2025目标装机规模和降本增效目标，政策指引储能市场发展。

　　2022年2月10日国家发改委、能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》，相较于2021年7月发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，新政策细化了储能安全标准体系的具体覆盖内容，如：加快制定消防灭火标准，明确了储能安全技术突破方向，如突破电化学系统安全预警、高效灭火技术等等，为储能大规模装机及稳定安全运行创造有利条件。

　　2022年4月国务院安全生产委员会印发《“十四五”国家安全生产规划》中强调健全电动汽车、电动自行车储能等新材料新设备新业态火灾风险预估预判机制，优化落实本质安全措施。严密防控电化学储能站等新技术新产业新业态安全风险。

　　2022年4月国家能源局综合司发布的《国家能源局综合司关于加强电化学储能电站安全管理的通知》中将项目法人列为安全运行责任主体，从规划设计、设备选型、施工验收、并网验收、运行维护、应急消防处置能力提出安全管理要求。

　　2022年10月陆续实施的《电化学储能电站安全技术要求》，其中在电池管理系统的安全要求中硬性规定：一个电池柜至少布置2个气体信号采集点，也就是说至少有两个气体传感器模块参与安全预警工作。

　　随着多项涉及储能消防安全的相关政策及标准的陆续落地实施，可以预见储能装机规模将快速增加，新标准下储能消防的重要性不断突显，储能消防投入占比有望进一步提升。

　　Ⅲ 气体检测成为重点

　　为什么近几年的新规标准都加强了对储能气体检测的要求?因为集装箱式锂离子电池储能系统是以标准集装箱为载体，将锂离子电池、电池管理系统、监控系统、空调系统、消防系统和配电系统集成在集装箱内，以实现高集成度、大容量和可移动的储能装置。

　　而锂离子电池能量密度高，其电解液的溶剂通常为有机碳酸酯类化合物，具有闪点低、化学活性高和极易燃烧的特点。即使在集装箱设计中考虑了防护措施，仍很难避免由于锂电池过充电、过放电、短路和机械性破坏时所导致的储能电池内部热失控，进而导致爆炸、燃烧等连锁反应。

　　由于集装箱内的锂离子电池采用集成化设计，当某一组锂电池发生热失控后，会对周围的电池产生强烈的热冲击，造成热失控蔓延，同时生成大量烷烃类可燃气体，可能发生严重的火灾甚至爆炸事故。

▲锂离子电池热失控过程分析

　　安全储能，一直是储能站建设中需要考虑的重要因素，其中电池仓位热失控是导致安全事故的主要原因。各储能站电池仓迫切需要一种监测设备，实时自动采集储能站内锂电池的安全状态，在锂电池热失控前或之后及时、准确地监测气体及温度变化并发出预警，使管理者有充分的时间采取相应的措施，避免停电事故和火灾发生扩大等。

▲储能集装箱结构及复合型气体探测器

　　研究表明，气体相对于温度、电压、爬电距离等参数具有更短的响应时间。因此，通过产气现象早期监测锂离子电池热失控具有重要的一项安全预警措施。

　　慧闻科技BSP系列的储能安全监测模组是储能系统安全检测的重要保障手段，将给储能站的安全运行和维护带来极大的方便，为锂电池储能站安全运行提供可靠保障，真正地做到防患于未燃，符合储能行业“安全第一，预防为主”的安全思想。

　　同时针对集装箱式锂离子电池储能系统消防灭火的特点和技术需求，从消防安全标准体系建设、新型消防技术及装置研发和火灾早期探测预警装置研发等方面开展系统研究。建立系统、科学的技术标准体系及测试规范，开发有针对性的锂离子电池储能系统消防灭火技术。提升集装箱式锂离子电池储能系统的安全性，促进集装箱式锂离子电池储能系统在新型电力系统中的规模化应用。