隨著工商業(yè)儲能經(jīng)濟性的不斷增強，工商業(yè)儲能場站鋪建得如火如荼。截至2022年，我國新增投運新型儲能項目裝機規(guī)模達6.9GW/15.3GWh，功率規(guī)模首次突破6GW，能量規(guī)模首次突破15GWh。電化學新型儲能憑借其高效率、快速響應和短周期等優(yōu)勢，成為近幾年發(fā)展最為迅猛的領(lǐng)域。
然而，儲能建設蓬勃發(fā)展的背后，儲能安全事故卻頻頻發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，2012-2022年10年間，全球共發(fā)生儲能電站安全事件數(shù)十余起。2021年4月，發(fā)生在北京豐臺大紅門儲能電站的安全事故造成了1660萬元的直接財產(chǎn)損失，兩名消防員也在此次安全事故中不幸遇難······
儲能安全問題影響之廣，程度之深不容忽視。儲能安全不僅對人民群眾的生命財產(chǎn)安全帶來不可預估的傷害，還使儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴重受挫，帶來一定的技術(shù)風險、市場評估風險和社會接受度風險。
對于以儲能建設運營方為代表的各方投資者來說，在追求發(fā)展的同時，也應該更加重視儲能安全問題!各方要努力協(xié)同，建設更安全的儲能系統(tǒng)，為儲能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展創(chuàng)造更加有利的條件。
由于儲能建設涉及相關(guān)方較多，不一而足，本文先從儲能建設運營方角度出發(fā)，談談有哪些方面可以成為儲能系統(tǒng)的安全防線。
哪些是儲能系統(tǒng)的安全防線?
循序漸進，從微觀到宏觀分析，讓我們一起來看看儲能安全體系包含哪些方面。
(一)完善監(jiān)控上報系統(tǒng)
電池管理系統(tǒng)(以下簡稱BMS)負責實時監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)，并在出現(xiàn)異常時向上層管理系統(tǒng)上報。然而，由于種種原因，BMS可能缺乏一定的可靠性，如果設計適用場景的變化超出了BMS控制范圍，就有發(fā)生險情的可能。因此，完善儲能電池組的監(jiān)控系統(tǒng)是需要優(yōu)先考慮的第一道安全設計防線。
(二)優(yōu)化分析預警系統(tǒng)
BMS的設計通常較為緊湊，當出現(xiàn)超出BMS控制范圍的險情時，需要配合能量管理系統(tǒng)(以下簡稱EMS)進行預測和決策。另外，EMS負責數(shù)據(jù)的存儲與分析工作，利用連續(xù)數(shù)據(jù)分析當前的運行健康狀況，能夠更好地加強對儲能系統(tǒng)安全性演化趨勢的預測和早期預警。因此，不斷改進EMS技術(shù)能帶來很大的安全收益。
(三)加強系統(tǒng)級別維護
儲能系統(tǒng)通常處于半/全自動運營狀態(tài)，所以各組件的協(xié)同運行至關(guān)重要。系統(tǒng)級的安全保障是守住儲能安全底線的關(guān)鍵。儲能建設方必須考慮如何提升在即將發(fā)生安全事件的黃金處理時間內(nèi)的快速響應的能力，或者已經(jīng)發(fā)生安全事件時的應急處理能力。
以上三個方面直接關(guān)系儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，如果能在建設前期就對這些方面進行規(guī)劃并采取相關(guān)措施，就能最大程度提高儲能場站的整體安全水平。此外，儲能建設方還應該對其他可能影響儲能安全的諸多因素進行提前設計和考慮，如識別故障電流、極早期識別拉弧并關(guān)斷等，本文在此不具體闡述。
具體應對手段和策略
既然完善監(jiān)控上報系統(tǒng)、優(yōu)化分析預警系統(tǒng)和加強系統(tǒng)級別維護將逐漸成為儲能系統(tǒng)安全問題解決的核心要點。那么，有哪些具體的手段和措施呢?
(一)電池管理系統(tǒng)(BMS)：新場景下的更可靠設計
工商業(yè)儲能站并網(wǎng)后將參與電力交易，這對儲能的安全健康運行有了更新更全面的解釋，對BMS的調(diào)頻、高電壓、長周期能力有了更高的安全設計要求，運行控制也要更加靈敏和精準，若想要提高BMS設計的可靠性，通常需要加強在其抗干擾能力、響應速度、數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)存儲等方面的建設能力。
1、抗干擾能力：在調(diào)頻和高壓等特殊應用場景下，電池系統(tǒng)可能會面臨更多的干擾源。BMS要具備高度抗干擾能力，才能夠穩(wěn)定地采集和傳輸數(shù)據(jù)。
2、響應速度：對于調(diào)頻等高頻率應用場景，BMS的響應速度顯得尤為重要。它應迅速檢測和響應系統(tǒng)狀態(tài)的變化，實時控制電池的充放電過程，確保在短時間內(nèi)實現(xiàn)電池狀態(tài)的動態(tài)平衡。
3、數(shù)據(jù)處理能力：在長循環(huán)應用中，電池會經(jīng)歷頻繁的充放電過程，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。BMS要利用有限的能力及時處理和分析數(shù)據(jù)，并從中提取有用信息。
4、數(shù)據(jù)存儲：在長循環(huán)應用中，BMS要有足夠的數(shù)據(jù)存儲能力以記錄和保存長期的運行數(shù)據(jù)。這有助于進行歷史數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)電池狀態(tài)演化的規(guī)律，并制定更有效的管理策略。
(二)能量管理系統(tǒng)EMS：解鎖儲能潛力的關(guān)鍵大腦
在設計EMS時，一般會綜合考慮系統(tǒng)內(nèi)電池狀態(tài)、運營收益以及循環(huán)壽命等影響儲能運營的經(jīng)濟性因素。為了保證和提升儲能系統(tǒng)長期工作的安全性，形成更加合理的商業(yè)儲能充放電策略，需要對EMS功能進行更加深入的思考和規(guī)劃。
1、搭建數(shù)據(jù)下沉平臺：使用采集層EMS站端設備將電池狀態(tài)、充放電情況、能量交易狀況等關(guān)鍵指標通過云端上傳數(shù)據(jù)到數(shù)倉。通過對數(shù)據(jù)的深度挖掘，相關(guān)管理人員能夠在復雜的運行環(huán)境下做出更科學的決策，例如在能量交易頻繁的場景下，合理制定充放功率和時長，避免超時高壓高頻工作，增強運行的安全性。
2、基于大數(shù)據(jù)進行可視化故障預測：利用多種人工智能算法模型，對電池的生命周期進行可視化分析，根據(jù)實際繪制的曲線走勢分析電池狀態(tài)是否正常，識別故障的早期征兆并做出安全預警設計，提升儲能安全性。
3、改善自我健康管理：EMS較為依賴BMS上報的信息，但由于各BMS廠商技術(shù)能力參差不齊，BMS出現(xiàn)的的假均衡、誤均衡等現(xiàn)象會干擾EMS決策的可靠性。因此需要強化EMS的自我監(jiān)督能力，做到關(guān)鍵參數(shù)定期自校準、無監(jiān)督學習等，減少數(shù)據(jù)誤判。
通過不斷提升儲能系統(tǒng)的安全性能和智能化水平，能夠提供更可靠、高效的儲能解決方案，并在儲能市場中獲得競爭優(yōu)勢。
(三)儲能系統(tǒng)安全：保障系統(tǒng)的協(xié)同運行
為了確保儲能項目的穩(wěn)定運營，還要對儲能完整的生命周期開展有效的安全管理措施，主要包含監(jiān)控告警，系統(tǒng)安全冗余，消防聯(lián)動和維護巡檢。
1、加強系統(tǒng)監(jiān)控告警
儲能場站應配備系統(tǒng)級(多級)監(jiān)控告警系統(tǒng)，配置符合要求的監(jiān)控系統(tǒng)，全面監(jiān)測和及時報警，提高儲能系統(tǒng)安全性和可靠性。另外，監(jiān)控系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)存儲、回溯、報警處理和實時通知等功能，便于工作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況，減少潛在風險，提升儲能項目運行效率和安全性。
2、保障系統(tǒng)安全冗余
若運行期間系統(tǒng)的熱管理失效或發(fā)生其他儲能系統(tǒng)無法自主修復的嚴重故障，PCS停機是最后的解決辦法，PCS停機后等待人工排查與修復是阻止明火爆炸的最后一道防線。
停機命令需要多重冗余設計，例如EMS通信命令、BMS干接點動作、總直流斷路器直接脫扣等，最大程度保證PCS停機命令的可靠執(zhí)行，保證系統(tǒng)安全運行。
3、進行消防聯(lián)動
合理地設計多級消防聯(lián)動方案是儲能電站至關(guān)重要的安全底線。通過多層次預警系統(tǒng)、自動滅火裝置和聯(lián)動控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，迅速響應火災威脅并自動啟動滅火程序。若有要求，還可將告警上報至相應的管理部門，專業(yè)的消防團隊和應急響應隊伍在必要時使用煙感、可燃氣體檢測等一系列火災識別技術(shù)進行干預，搭配隔離設計和自啟動消防設施阻礙火勢擴散蔓延。
4、加強維護巡檢
為了應對儲能設備可能會發(fā)生的事故或其他異常情況，相關(guān)建設方還需要制定詳細的日常巡檢清單和應急處置流程，當儲能設備發(fā)生事故或異常告警時，業(yè)務運維人員及時上報給主管，開展一系列應對措施。
(1)日常巡檢
儲能設備的安全巡檢是確保其正常運行和安全性能的重要環(huán)節(jié)。通過對電池監(jiān)測，冷卻系統(tǒng)，電氣設備，消防系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)測，防護系統(tǒng)，通風系統(tǒng)，消防設備等一系列設備和系統(tǒng)的日常定期巡檢，可及時處理儲能設備的異常情況。
同時，巡檢工作的記錄可以為后續(xù)的運維工作提供參考和數(shù)據(jù)支持，有助于優(yōu)化設備的維護和管理策略。當系統(tǒng)的健康狀態(tài)較為糟糕時，主動申請人工維護，保障儲能系統(tǒng)健康地運營。
(2)應急處置
通過制定詳細的應急處置流程和角色分工，能夠在儲能設備發(fā)生事故或異常情況時快速、有效地采取應對措施，最大程度地減少安全風險和設備損害，保障儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，應急處置過程中的記錄和總結(jié)也有助于后續(xù)的事故分析和預防措施的完善。
結(jié)語
相關(guān)投資方、建設方在加碼儲能賽道時，也必須保持警惕與關(guān)注，共同尋求儲能安全的發(fā)展方向。正是在儲能安全這一穩(wěn)定的基石下，儲能行業(yè)才能更加高效、穩(wěn)定地運行!筆者也期待能源互聯(lián)網(wǎng)和虛擬電廠的嶄新概念能為儲能安全帶來全新的可能性。
以上就是筆者從儲能建設運營方的角度，對整體儲能系統(tǒng)安全協(xié)同體系的一點思考，儲能安全的發(fā)展還需時間與實踐的雙重考驗。一得之見，拋磚引玉，期待您的交流和互動。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自其它媒體的文章及圖片，目的在于弘揚石油化工精神，傳遞更多石油化工信息，宣傳國家石油化工政策，推廣石油化工企業(yè)品牌和產(chǎn)品，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責，在此我們謹向原作者和原媒體致以敬意。如果您認為本站文章及圖片侵犯了您的版權(quán)，請與我們聯(lián)系，我們將第一時間刪除。
