远景能源钱振华：系统化提升储能行业安全水平

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来源：远景能源时间：2023-04-03 10:31:37

近日，中国消防协会消防电子分会、中国消防协会电气防火专业委员会、中关村储能产业技术联盟等联合主办了2023第一届储能消防安全产业创新发展高峰论坛。

经过去年的高速发展，中国储能产业已成为全球中坚力量，但消防安全问题仍是掣肘储能产业发展的痛点，安全相关标准规范严重滞后产业发展。“据中关村储能产业技术联盟统计，2022年国内新增的新型储能项目装机达到6.9GW/15.3GWh 。仅过去这一年新增项目装机量就超过过去十年累计的装机量（5.7GW/11.2GWh），中国一跃成为全球第一的新型储能市场。”中关村储能产业技术联盟秘书长刘为说。

(资料图片)

在储能产业高速发展的同时，储能的安全建设和运行压力也不断增加。2022年全球发生了17起储能安全事故，还不包括用户侧事故。

如何提升储能系统安全？作为唯一的储能系统集成商，远景能源参与了此次高峰论坛。远景能源储能产品总工程师钱振华结合远景近年来在系统安全方面的实践进行了分享。远景储能安全有两条核心理念：首先，储能的安全是设计出来的；其次，把事故控制在最小的范围内。

“消防只是储能安全的一部分。一个好的储能安全系统，需要从设计开始，经过全方面的测试验证，才能整体提升储能产品的安全性能”，钱振华认为，储能系统的安全风险隐患在于当前电化学体系下的储能电芯不能达到100%的本征安全，还是存在热失控风险概率；所以，在初始系统设计时就要考虑将这种热失控控制在最小范围，如果可以仅仅让一颗电芯热失控，就不要让一个Pack热失控，更不要让一个Pack级热失控扩散到簇级或系统级，这样才能确保即使意外情况发生（如一颗电芯发生热失控），事故不会进一步地蔓延和扩散，确保失效在可控的范围内。

随着电芯温度上升，电芯SEI膜会开始分解，大量产生烟气，如果提前探测到并进行处理，事故不会进一步升级；但如果未及时探测到风险，电芯继续过充，隔膜会发生分解，温度快速上升，电芯进入热失控状态。根据UL9540A测试，电芯在热失控前，存在一个关键的时间段干预点，即电芯开阀后到热失控发生的时间间隔。电芯开阀后，如果及时干预处理，将温度控制在一定范围，不再继续上升，就不一定会发展成热失控。

同时，远景自研了一种新型隔热材料，其热传导系数非常低，能有效防止电芯热失控后风险在电池包内的进一步升级。一旦单个电芯发生热失控，通过该隔热材料将电芯之间的热传导中断，阻止Pack内热扩散的发生，从而有效降低Pack级的热失控风险。

储能系统大多集成在柜体或集装箱中，柜体/箱体防火是直流系统防火的关键。目前，远景是国内第一个拿到EI120标准认证的系统集成商。该标准要求在系统起火后120分钟内柜体不漏火，且外部平均温升不超过140℃，最高温升不超过180℃，远高于国内行业平均水平。

细分造成储能电池系统着火的原因，一方面是电芯，另一方面是电气系统设计。储能所在系统是双端电源的场景，即储能硬件成套设备的上游电网侧为电源端口，同时下游电池系统侧也是电源端口。因此，在储能系统的电气安全设计上面，需要充分考虑双端电源系统中不同位置发生短路的保护对象及保护逻辑的全面与科学。

远景能源结合风电领域多年的电力电子设计经验，以及储能系统的应用经验，为储能产品定制了六级电气安全链保护系统，对系统电气安全进行层层保护；从空间上把握每个保护的范围，确保任何一次意外的失效都能被控制在合理的最小范围内；从时间上，要把握好每一个失效的能量场所带来的能量冲击，以确保任何能级的意外冲击都能在科学合理的时间内被控制。远景储能在电池包、电池簇、电池堆、变流器、高压柜等电气环节均部署有相关层级的熔断器，在必要环节部署断路器，从而实现储能系统电网、电池双能源方向的全链条安全保护。远景储能所用熔断器的选型综合考虑全失效场景下的极限短路电流，同时针对电池包内和来自电网的短路电流等常见短路工况设计各级保护的协同动作逻辑，使系统实现ms级分断保护。同时，设计上最小化隔离故障单元，确保储能系统在极小概率下的意外情形下依然安全，最大程度提升系统的可靠性。

此外，作为系统安全的最后一道防线，远景在两年前行业内首推了高阶Pack级消防系统配合IP67高隔离防爆等级的安全电池Pack，相比于传统的消防系统设计，能够做到早期探测、精准喷洒、快速灭火和持久抑制，将事故范围控制到电池包层级，连同上下游合作伙伴一同提升行业安全标准。未来，远景将继续践行对储能安全设计的系统性思考，与行业同仁共同推进产品安全设计标准建设和储能产业的健康有序发展。

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