随着工商业储能经济性的不断增强，工商业储能场站铺建得如火如荼。截至2022年，我国新增投运新型储能项目装机规模达6.9GW/15.3GWh，功率规模首次突破6GW，能量规模首次突破15GWh。电化学新型储能凭借其高效率、快速响应和短周期等优势，成为近几年发展最为迅猛的领域。
然而，储能建设蓬勃发展的背后，储能安全事故却频频发生。据不完全统计，2012-2022年10年间，全球共发生储能电站安全事件数十余起。2021年4月，发生在北京丰台大红门储能电站的安全事故造成了1660万元的直接财产损失，两名消防员也在此次安全事故中不幸遇难······
储能安全问题影响之广，程度之深不容忽视。储能安全不仅对人民群众的生命财产安全带来不可预估的伤害，还使储能产业发展严重受挫，带来一定的技术风险、市场评估风险和社会接受度风险。
对于以储能建设运营方为代表的各方投资者来说，在追求发展的同时，也应该更加重视储能安全问题!各方要努力协同，建设更安全的储能系统，为储能产业的持续健康发展创造更加有利的条件。
由于储能建设涉及相关方较多，不一而足，本文先从储能建设运营方角度出发，谈谈有哪些方面可以成为储能系统的安全防线。
哪些是储能系统的安全防线?
循序渐进，从微观到宏观分析，让我们一起来看看储能安全体系包含哪些方面。
(一)完善监控上报系统
电池管理系统(以下简称BMS)负责实时监测关键参数，并在出现异常时向上层管理系统上报。然而，由于种种原因，BMS可能缺乏一定的可靠性，如果设计适用场景的变化超出了BMS控制范围，就有发生险情的可能。因此，完善储能电池组的监控系统是需要优先考虑的第一道安全设计防线。
(二)优化分析预警系统
BMS的设计通常较为紧凑，当出现超出BMS控制范围的险情时，需要配合能量管理系统(以下简称EMS)进行预测和决策。另外，EMS负责数据的存储与分析工作，利用连续数据分析当前的运行健康状况，能够更好地加强对储能系统安全性演化趋势的预测和早期预警。因此，不断改进EMS技术能带来很大的安全收益。
(三)加强系统级别维护
储能系统通常处于半/全自动运营状态，所以各组件的协同运行至关重要。系统级的安全保障是守住储能安全底线的关键。储能建设方必须考虑如何提升在即将发生安全事件的黄金处理时间内的快速响应的能力，或者已经发生安全事件时的应急处理能力。
以上三个方面直接关系储能系统的稳定性和安全性，如果能在建设前期就对这些方面进行规划并采取相关措施，就能最大程度提高储能场站的整体安全水平。此外，储能建设方还应该对其他可能影响储能安全的诸多因素进行提前设计和考虑，如识别故障电流、极早期识别拉弧并关断等，本文在此不具体阐述。
具体应对手段和策略
既然完善监控上报系统、优化分析预警系统和加强系统级别维护将逐渐成为储能系统安全问题解决的核心要点。那么，有哪些具体的手段和措施呢?
(一)电池管理系统(BMS)：新场景下的更可靠设计
工商业储能站并网后将参与电力交易，这对储能的安全健康运行有了更新更全面的解释，对BMS的调频、高电压、长周期能力有了更高的安全设计要求，运行控制也要更加灵敏和精准，若想要提高BMS设计的可靠性，通常需要加强在其抗干扰能力、响应速度、数据处理能力、数据存储等方面的建设能力。
1、抗干扰能力：在调频和高压等特殊应用场景下，电池系统可能会面临更多的干扰源。BMS要具备高度抗干扰能力，才能够稳定地采集和传输数据。
2、响应速度：对于调频等高频率应用场景，BMS的响应速度显得尤为重要。它应迅速检测和响应系统状态的变化，实时控制电池的充放电过程，确保在短时间内实现电池状态的动态平衡。
3、数据处理能力：在长循环应用中，电池会经历频繁的充放电过程，产生大量的数据。BMS要利用有限的能力及时处理和分析数据，并从中提取有用信息。
4、数据存储：在长循环应用中，BMS要有足够的数据存储能力以记录和保存长期的运行数据。这有助于进行历史数据分析，发现电池状态演化的规律，并制定更有效的管理策略。
(二)能量管理系统EMS：解锁储能潜力的关键大脑
在设计EMS时，一般会综合考虑系统内电池状态、运营收益以及循环寿命等影响储能运营的经济性因素。为了保证和提升储能系统长期工作的安全性，形成更加合理的商业储能充放电策略，需要对EMS功能进行更加深入的思考和规划。
1、搭建数据下沉平台：使用采集层EMS站端设备将电池状态、充放电情况、能量交易状况等关键指标通过云端上传数据到数仓。通过对数据的深度挖掘，相关管理人员能够在复杂的运行环境下做出更科学的决策，例如在能量交易频繁的场景下，合理制定充放功率和时长，避免超时高压高频工作，增强运行的安全性。
2、基于大数据进行可视化故障预测：利用多种人工智能算法模型，对电池的生命周期进行可视化分析，根据实际绘制的曲线走势分析电池状态是否正常，识别故障的早期征兆并做出安全预警设计，提升储能安全性。
3、改善自我健康管理：EMS较为依赖BMS上报的信息，但由于各BMS厂商技术能力参差不齐，BMS出现的的假均衡、误均衡等现象会干扰EMS决策的可靠性。因此需要强化EMS的自我监督能力，做到关键参数定期自校准、无监督学习等，减少数据误判。
通过不断提升储能系统的安全性能和智能化水平，能够提供更可靠、高效的储能解决方案，并在储能市场中获得竞争优势。
(三)储能系统安全：保障系统的协同运行
为了确保储能项目的稳定运营，还要对储能完整的生命周期开展有效的安全管理措施，主要包含监控告警，系统安全冗余，消防联动和维护巡检。
1、加强系统监控告警
储能场站应配备系统级(多级)监控告警系统，配置符合要求的监控系统，全面监测和及时报警，提高储能系统安全性和可靠性。另外，监控系统需要具备数据存储、回溯、报警处理和实时通知等功能，便于工作人员及时发现并处理异常情况，减少潜在风险，提升储能项目运行效率和安全性。
2、保障系统安全冗余
若运行期间系统的热管理失效或发生其他储能系统无法自主修复的严重故障，PCS停机是最后的解决办法，PCS停机后等待人工排查与修复是阻止明火爆炸的最后一道防线。
停机命令需要多重冗余设计，例如EMS通信命令、BMS干接点动作、总直流断路器直接脱扣等，最大程度保证PCS停机命令的可靠执行，保证系统安全运行。
3、进行消防联动
合理地设计多级消防联动方案是储能电站至关重要的安全底线。通过多层次预警系统、自动灭火装置和联动控制系统的协调配合，迅速响应火灾威胁并自动启动灭火程序。若有要求，还可将告警上报至相应的管理部门，专业的消防团队和应急响应队伍在必要时使用烟感、可燃气体检测等一系列火灾识别技术进行干预，搭配隔离设计和自启动消防设施阻碍火势扩散蔓延。
4、加强维护巡检
为了应对储能设备可能会发生的事故或其他异常情况，相关建设方还需要制定详细的日常巡检清单和应急处置流程，当储能设备发生事故或异常告警时，业务运维人员及时上报给主管，开展一系列应对措施。
(1)日常巡检
储能设备的安全巡检是确保其正常运行和安全性能的重要环节。通过对电池监测，冷却系统，电气设备，消防系统，环境监测，防护系统，通风系统，消防设备等一系列设备和系统的日常定期巡检，可及时处理储能设备的异常情况。
同时，巡检工作的记录可以为后续的运维工作提供参考和数据支持，有助于优化设备的维护和管理策略。当系统的健康状态较为糟糕时，主动申请人工维护，保障储能系统健康地运营。
(2)应急处置
通过制定详细的应急处置流程和角色分工，能够在储能设备发生事故或异常情况时快速、有效地采取应对措施，最大程度地减少安全风险和设备损害，保障储能系统的稳定运行，应急处置过程中的记录和总结也有助于后续的事故分析和预防措施的完善。
结语
相关投资方、建设方在加码储能赛道时，也必须保持警惕与关注，共同寻求储能安全的发展方向。正是在储能安全这一稳定的基石下，储能行业才能更加高效、稳定地运行!笔者也期待能源互联网和虚拟电厂的崭新概念能为储能安全带来全新的可能性。
以上就是笔者从储能建设运营方的角度，对整体储能系统安全协同体系的一点思考，储能安全的发展还需时间与实践的双重考验。一得之见，抛砖引玉，期待您的交流和互动。
扫一扫关注微信
