储能电站事故频发 “储能安全”是空想吗？

2021年底，工信部印发《“十四五”工业绿色发展规划》，其中再次强调在主要碳排放行业以及绿色氢能与可再生能源应用、新型储能等领域，实施一批降碳效果突出、带动性强的重大工程。截至目前，我国已有25个省份发布文件明确新能源配置储能，并已有10个省份公布了储能参与调峰服务的价格文件。

储能为什么这么重要，频频占据政策头条？这主要是因为风光等新能源具有间歇、不稳定等特性，储能对于新能源电力相当于一个大型充电宝，在新能源出力高峰期吸纳电力，在出力低谷期释放电力，通过此种方式，降低了新能源波动对电网产生的不利影响。

储能技术按照储存介质进行分类，可以分为机械类储能（抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能）、电化学类储能（各种二次电池）、电气类储能（超级电容、超导）、热储能（储热、储冷、相变材料储能）和化学类储能（合成天然气、电解水制氢）。

在众多的储能方式里，目前能够实现大规模，商业化应用的只有抽水蓄能和锂电池储能。而锂电池储能又以它成本的经济性和部署的灵活性成为在现阶段应用最为广泛的储能形式。但同时电化学储能的安全隐患也一直是悬在行业头上的一把利剑，电化学储能在安全防控技术、管理标准等方面都存在欠缺，远远落后于产业发展的速度。

1、安全“困”局？

据不完全统计，2011年-2021年10年间，全球共发生50起储能电站起火爆炸事故。其中，日本1起、美国2起、比利时1起、中国3起、韩国30起。而在国内最引起轰动的储能电站事故是2021年4月16日北京国轩福威斯光储充技术有限公司储能电站爆炸。此事故导致2名消防员牺牲，1名消防员受伤，电站内1名员工失联。

调查结果显示，储能电站事故频发的主要原因都和锂电池内短路有关。从学术角度来说，在低温高倍率的充电条件下，锂离子会在负极与电解液的界面形成堆积，这种现象被称为析锂。析锂堆积到一定程度就有可能会产生锂枝晶（是指采用液态电解质的锂电池在充电时，锂离子还原时形成的树枝状金属锂单质）。当锂枝晶生长到一定程度时，就会触破隔膜导致电池内短路，最终引发事故。

储能电池相当于储能系统的心脏，是整体成本最高的部分。大多数储能电池由专业动力电池厂商生产，如宁德时代、比亚迪等，而当电池应用于储能电站之后，安全监测则更多由第三方软硬件进行，如杭州高特、科工电子的BMS（电池管理系统）、玫克生能源的PSS（储能预防性诊断安全管理系统）等。这些第三方软硬件能解决电化学储能电站事故频发的安全“困”局吗？

2、储能长续发展的底气

电化学储能技术就像一条纽带，既续写着能源以往的故事，也延展着能源的未来。这条纽带能长续发展下去的关键在于储能安全，储能安全的关键在于电池安全。电池事故并非不可避免，行业内已经有了很多解决方案，从多个维度入手，确保用电安全。

提到安全，大家最先想到的就是消防。对储能电池尤其是锂电池的消防大家可谓伤透脑筋。常规的手段对电池的燃烧抑制能力有限。用水灭火不仅要防止短路扩大险情的危险，而且少量的水不仅起不到降温，灭火的作用。水和锂在高温下反应释放出的氢气还会助长火势的蔓延。现有消防系统主要采用七氟丙烷全淹没的方式。但是由于电池火灾的特殊性，七氟丙烷只能将明火扑灭，而无法改善电池的热失控状况。因此复燃现象不可避免。为了取得更好的消防效果，全氟己酮又被引入进来。全氟己酮的蒸发热是水的 1/25，蒸汽压是水的 25 倍，这些性质使它易于汽化并以气态存在。灭火时，全氟己酮会与空气形成混合气体，这一混合气体比空气的储热能力要强，这就意味着其能在工作时移走更多的热量。有研究表明，全氟己酮对扑灭锂离子电池火灾的性能优于七氟丙烷

然而,消防界有句至理名言“预防胜于消防”！最好的消防措施其实应该是防患于未然。

目前的锂电储能系统主要依赖BMS（电池管理系统）来防患。一般而言电池管理系统要实现以下几个功能：

(1)估测SOC(State of Charge，即SOC)：即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池造成损伤，并随时显示电池的剩余能量，

(2) 电池间的均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。

(3) 动态监测：在电池充放电过程中，实时采集电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压等关键电池参数。同时BMS可以对相关状态参数进行简单的计算，提供短时预警。之所以称之为短时预警,因为BMS算力有限，缺乏对电池关键参数的分析能力，只能对所监控电芯的电流、电压、温度做简单超限判断，超过阈值，切断充放电电路，同时上报EMS。锂电池正常老化损坏时BMS预警能力能够应付。但是如果由于锂电池内短路引发热失控，过程非常迅猛，BMS常常来不及预报。

玫克生储能科技研发的PSS（储能预防性诊断安全管理系统）是一种能将“预防做在更前面”的解决方案。通过实时监测储能电池电芯层面的电流、电压时间序列，从中抓取容量、内阻和自放电参数等反映电芯性能特征的电池关键性能参数，并基于对衰老过程中锂电池关键性能参数变化规律和电池知识地貌的分析，捕捉电池关键参数劣化的微先兆。在电芯发生故障，包括内短路热失控、正常老化失效前数周就提前做出预警。

PSS系统能够在线对故障进行定点定位，免拆解获取电芯层面电池关键性能参数，“零时间成本”对锂电池储能系统进行“体检”。并对运维人员提出维护建议。从而更大程度的保障锂电池储能系统全生命周期的安全。

放眼未来，储能是能源危机的破局之道，但想要真正解决这个问题，依然需要整个产业的长期迭代，储能电站不同于传统电站，需要打破传统思路的束缚。电能系统已经不是标准化产品，而是可进化、有生命力，具备多种形态的载体。

在能源“危”与“机”的交汇处，“安全新储能”有可能从本质上改变人类能源的格局。