电化学储能电站安全管理问题研究.pdfVIP

电化学储能电站安全管理问题研究

以电化学储能为代表的新型储能将在“十四五”期间呈现规模化

发展趋势。加强电化学储能电站的安全管理，从本质安全、安全标准、

智能运维和消防体系等方面提升电化学储能安全管理水平，对保障新

型储能可持续健康发展具有重要意义。

储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统、能源互联网的重

要组成部分和关键支撑技术。其中，电化学储能由于受地理因素影响

小，应用场景较灵活，加之其成本持续下降、商业化逐步成熟，正在

被广泛应用于储能领域。

加强安全管理，特别是电化学储能电站专业安全管理，对保障新

型储能可持续健康发展具有重要意义。考虑到锂离子电池储能在电化

学储能装机占比90%以上，以下主要从锂离子电池储能角度研究安全

管理问题。

1、电化学储能电站事故分析

近年来，大规模储能项目越来越多，单个储能项目规模越来越大，

储能安全隐患也随之增多。若电化学储能电站电池在电、热、机械等

内外部诱因影响下遭遇极端滥用，超出其安全承受能力，内部温度急

剧升高，电池将发生热失控，从而引发电站的燃烧或爆炸。

据统计，2021年、2022年全球共发生18起储能项目事故。引发

事故的主要原因包括以下五个方面。

一是电击保护系统不良。在测试外部电力冲击等过程中，电池保

护装置内大部分的元件存在受损情况，直流接触器爆炸，交流过滤器

上有碳化痕迹。测试表明，电池表面一旦被电冲击，很可能导致火灾

发生。

二是电池系统缺陷。部分电池质量未达设计标准，主要表现在部

分电池存在活性物质涂层不良、切断和翻折不良等缺陷。

三是环境影响。在沿海地区及山区安装的储能系统，受冷凝水、

灰尘等自然环境影响，电池的绝缘性能不断降低，电池内部出现短路

现象，导致火灾发生。

四是储能管理系统有缺陷。从企业面谈调查、事故调查、试验论

证等方面综合分析发现，部分系统设计不能将电池和PCS（储能变流

器）等部件有效结合，无法实现系统层面的保护和管理。

五是生产安全管理不到位。目前，部分单位储能电站安全管理较

为粗放。设计施工方面，安全设计、预警、保护、消防等要求未得到

有效落实；运维方面，存在巡检和监视力度不够、维护针对性不强、

重大危险源辨识分析及应急管理措施不到位、缺少针对储能事故的专

业消防培训等问题。

公开的事故调查报告表明，为有效预防储能事故、控制事故危害，

当前需进一步规范储能的选址布局，明确储能设计、施工、验收等要

求。针对储能系统安全问题，除了关注电池安全之外，还需要从电气

安全、系统集成、监控、事故预警、灭火和应急措施等不同层面加以

改进。

2、电化学储能电站的安全管理

2.1从火灾事故机理角度分析

锂离子电池在充放电过程中可能因自身的化学反应或受外界影

响发生热失控，严重影响储能电站的安全。锂离子电池储能系统的火

灾可以分为两类：一类是电气引发的火灾，如变压器火灾、电缆火灾，

此类火灾可由传统灭火系统和灭火器有效扑灭；另一类是电池引发的

火灾，此类火灾危害大且不可控，容易发生蔓延和复燃现象。

本体安全。锂离子电池本体围绕沸点低、易燃的有机电解液进行

电化学反应而工作，除正常的充放电反应外，还存在很多潜在的放热

副反应，具有不稳定性。

过程安全。过程安全包括合理的电气和结构设计，确保电池的安

全运行；主动温控式管理系统，确保电池在适宜温度范围内使用；多

层级架构电池管理系统，对电池状态进行实时监测和控制，及时发现

电池的异常状态等。

消防安全。结合某梯次电池储能系统实际工程项目需求，设计多

级消防灭火系统，主要包括多级火灾预警系统、气水二次灭火系统、

控制系统、警报单元、用户开关等，可实现电池火灾的早期预警，有

效避免火灾的蔓延与复燃，降低损失。

2.2从安全生产管理角度分析

电化学储能电站安全管理涉及产品质量、设计咨询、施工验收、

并网调度、运行维护、退役管理、应急管理与事故处置等多个领域。

一是强化电站本质安全。储能电池本身的安全性能是储能电站安

全问题的根源和核心。加强电化学储能电站安全管理，首先需加强电

池的质量管理。通过检测机构检验、到货抽检和定期运维检查，严控

储能电站相关产品及系统质量；通过实施工程质量监督、电站站级试

验、消防验收，确保储能电站工程质量。

二是建立健全安全管理体系。电化学储能发生火灾的重要原因是

电池的热失控和热蔓延。