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一、鋰離子電池儲能電站的構(gòu)成

預(yù)制艙式鋰離子電池儲能電站是我國目前電化學(xué)儲能電站的主流建設(shè)形式。鋰離子電池儲能電站可以分為四個層次：電池單體、模組、電池簇和電池艙。電池單體通過排列集成模組，模組經(jīng)電氣連接構(gòu)成電池簇，多個電池簇與變流器等設(shè)備組成電池艙。

此外，儲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)、儲能變流器等，多個單元協(xié)同工作保障儲能電站的安全運行。

二、為什么儲能電站容易發(fā)生事故

1. 電池排列相對密集，極易導(dǎo)致連鎖反應(yīng)

大規(guī)模儲能系統(tǒng)的特點之一就是電池數(shù)量多、排列相對密集，單個儲能艙的容量為0.5-2MWh，內(nèi)部單體電池數(shù)量可達數(shù)萬個。儲能艙中電池集中分布的特點會增加電池的安全風(fēng)險，若單體因濫用故障發(fā)生熱失控，極易導(dǎo)致周圍電池發(fā)生連鎖反應(yīng)。

2. 電芯本身存在問題，沒有電池全生命周期管理

在前幾年，有一個比較火的概念叫梯次利用，簡單來說，儲能電站會使用電動汽車退役的動力電池，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，但儲能系統(tǒng)里，少則幾百個，多則上萬個電芯，大規(guī)模應(yīng)用起來，問題就完全不一樣了。

因此，國家能源局發(fā)布《新型儲能項目管理規(guī)范（暫行）（征求意見稿）》，征求意見稿稱，原則上不得新建大型動力電池梯次利用儲能項目。文件指出，在電池一致性管理技術(shù)取得關(guān)鍵突破、動力電池性能監(jiān)測與評價體系健全前，原則上不得新建大型動力電池梯次利用儲能項目。已建成投運項目應(yīng)定期評估電池性能，加強監(jiān)測、強化監(jiān)管。

但是解決掉電池出廠安裝時的品控檢測問題，還要考慮儲能電站中電池的使用壽命，一個儲能電站的壽命達到10-15年，即使同一批次的電池，使用幾年后，一致性也會降低，目前，行業(yè)內(nèi)亟需形成一個如何對電池全生命周期進行管理的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

3. 儲能電站管理系統(tǒng)不完善

當(dāng)前電池管理系統(tǒng)主要依靠測量模組表面溫度、電壓與SOC來避免電池發(fā)生過充，設(shè)計經(jīng)驗來源于電動汽車，然而，與電動汽車不同的是，儲能艙內(nèi)單體電池數(shù)量非常大（甚至可以達到數(shù)萬個），電池的不一致性會導(dǎo)致個別電池產(chǎn)生過充、過放，增加了管理和監(jiān)測的難度。

接下來，我們以3個目前公開的儲能電站事故調(diào)查分析為例，詳細了解下儲能電站為何會爆炸：

三、韓國儲能電站事故原因分析？根據(jù)韓國已經(jīng)公布的儲能電站相關(guān)事故調(diào)查中，將儲能電站事故致因總結(jié)為以下5個方面：

（1）電池系統(tǒng)存在缺陷

（2）應(yīng)對絕緣檢測的保護系統(tǒng)不夠

（3）儲能電站建設(shè)完以后管理和維護不足

（4）PCS和ESS之間的綜合管理系統(tǒng)不好

（5）儲能系統(tǒng)安全狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)不完善

四、北京大興儲能電站爆炸事故分析報告

北京儲能電站發(fā)生爆炸事故引發(fā)了社會對儲能電站安全問題的關(guān)注。國家電網(wǎng)直屬科研單位，中國電力科學(xué)研究院有限公司儲能與電工新技術(shù)研究所，發(fā)布了對該事故的分析報告，提出了可能引發(fā)爆炸的8個誘因，包括儲能電池安全質(zhì)量、電池管理系統(tǒng)和氣象環(huán)境因素等。

五、美國亞利桑那州電池儲能項目爆炸原因

發(fā)生事故的具體時間節(jié)點如下：

爆炸的原因分析：按照設(shè)計，當(dāng)滅火系統(tǒng)啟動時，空調(diào)會被關(guān)閉，從而使噴出的滅火氣體得以集中。當(dāng)集裝箱門被打開時，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。

六、如何給儲能電站最佳的安全防護

1. 美國亞利桑那州電池儲能項目整改措施及建議

研究結(jié)果包括兩大類建議:對電池系統(tǒng)設(shè)計進行物理改變以消除氣體積聚的情況，以及改變對安全人員處理儲能站緊急情況的培訓(xùn)。

①將在儲能系統(tǒng)中增加遙感和通風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)故障導(dǎo)致危險氣體釋放時，操作人員可以通過氣體識別和通風(fēng)將其沖洗出去，而避免風(fēng)險。

②其他升級包括冷卻系統(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，在裝有電池儲能系統(tǒng)的城市，對當(dāng)?shù)氐陌踩廊藛T進行培訓(xùn)。

2. 韓國儲能事故整改措施及建議

（1）電池本體因素仍然是儲能系統(tǒng)安全的核心，受現(xiàn)階段管理系統(tǒng)的監(jiān)測管控可靠性限制，對電池本體的充放電SOC區(qū)間有必要適當(dāng)收緊。

（2）電池老化因素及運行環(huán)境因素的長期演化將可能造成腐蝕性的絕緣部件損壞，需要強化絕緣檢測并進行定期維護檢查，同時需要強化漏電斷路裝置、過電壓保護裝置、過電流保護裝置等電氣沖擊保護裝置的可靠性。

（3）儲能系統(tǒng)配置足夠強度和靈活性的主動熱管理系統(tǒng)是非常必要的。

（4）電池儲能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系有待進一步完善，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. 北京大興儲能電站爆炸事故工作建議

1.加強對在運儲能電站的安全運行管理和技術(shù)監(jiān)督制度建設(shè)，明確管理職責(zé)和責(zé)任主體，針對不同類型的儲能事故隱患，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產(chǎn)安全。

2.加強儲能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，構(gòu)建儲能建設(shè)、運維的質(zhì)量管控體系。將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求落實到儲能技術(shù)監(jiān)督的各個環(huán)節(jié)，保障接入電網(wǎng)的儲能設(shè)備安全可靠。

3.加快建設(shè)大容量儲能系統(tǒng)故障著火模擬試驗平臺，開展儲能系統(tǒng)火災(zāi)演化機制及防控技術(shù)研究，構(gòu)建儲能系統(tǒng)火災(zāi)危害等級及防護評價體系，驗證并改善儲能安全系統(tǒng)對不同實際環(huán)境的適應(yīng)性。

4.加強儲能安全技術(shù)攻關(guān)，研究儲能系統(tǒng)全壽命周期應(yīng)用安全技術(shù)，研發(fā)新型本征安全儲能電池，研究儲能電站安全集成技術(shù)，研究儲能系統(tǒng)安全狀態(tài)在線感知及診斷技術(shù)，研究儲能電站安全預(yù)警、阻燃隔熱、消防滅火技術(shù)等。采取切實有效措施，加快新技術(shù)成果的推廣應(yīng)用。

總結(jié)：如何給儲能電站最佳的安全防護?

1、建立儲能電站全生命周期管理體系

前面提到，一個儲能電站的壽命是10-15年，即使同一批次的電池，在幾年后也有可能出現(xiàn)不一致性問題，儲能系統(tǒng)有上萬個電芯，電池老化后的不一致性問題更為嚴(yán)重，所以儲能電站的全生命周期管理體系的搭建，可以做到實時檢測，免拆解定點定位，提前預(yù)警，將預(yù)防做在消防前。

2、通過電化學(xué)模型，對電池關(guān)鍵參數(shù)進行精準(zhǔn)分析

欲達成鋰電儲能電站“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)計經(jīng)驗來源于電動汽車，僅僅采集電壓、溫度、內(nèi)阻等參數(shù)進行分析，在面對大規(guī)模儲能電站時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)測帶來了挑戰(zhàn)；三是，提前預(yù)測時間有限，鋰電池從出現(xiàn)熱失控征兆到燃爆之間時間較短，長時預(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，目前已有公司通過電化學(xué)模型對電池關(guān)鍵參數(shù)精準(zhǔn)分析，相當(dāng)于對電芯進行深度的“血液級”檢測，不僅僅分析電壓、溫度、內(nèi)阻等參數(shù)，更可以通過深入電芯的數(shù)據(jù)分析，在多個維度、采用多種手段研究電池安全性機理，基于精準(zhǔn)測量和數(shù)值化模型準(zhǔn)確預(yù)測鋰電池安全性表現(xiàn)，最終提出應(yīng)用化解決方案的綜合性預(yù)防策略，真正達到從源頭解決儲能安全性問題。相比于傳統(tǒng)的BMS管理系統(tǒng)，電芯“血液級”檢測技術(shù)預(yù)測精度更高，更早發(fā)出安全預(yù)警時間，真正做到守護電站安全、長壽。

3、引入專業(yè)的“第三方檢測機構(gòu)”，不斷完善儲能電站安全標(biāo)準(zhǔn)體系

如今，儲能市場正以前所未有的速度增長，產(chǎn)業(yè)鏈涉及了電芯、電池包、系統(tǒng)供應(yīng)商等多個領(lǐng)域，高速發(fā)展的背后，制定標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范市場正成為儲能規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵，權(quán)威、專業(yè)的第三方檢測機構(gòu)逐漸成為儲能發(fā)展之路上的重要推動力。

不斷爆發(fā)的儲能安全事故，折射出的是儲能電站上下游產(chǎn)業(yè)制造的品控與管理不足。高標(biāo)準(zhǔn)、更嚴(yán)苛的體系化認證與測試，對國內(nèi)儲能產(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)廠家出具的檢測報告將缺乏說服力，一個生產(chǎn)廠家，自己既生產(chǎn)產(chǎn)品，又出具檢測報告，既當(dāng)“裁判”又做“選手”，對于市場而言，缺乏公正性，因此 ，無論對于用戶來說，還是行業(yè)發(fā)展來說，將儲能電站安全檢測的事情交由權(quán)威的第三方檢測機構(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，針對不同類型的儲能事故隱患，需制定故障應(yīng)急預(yù)案和消防處置措施，做到檢測到預(yù)警信息，第一時間處理，防止安全事故的發(fā)生，盡全力保障人員生命安全和財產(chǎn)安全。

原標(biāo)題：一文看懂儲能電站起火八大誘因