从储能相关标准，看储能安全发展方向

最新数据显示，截至2024年上半年，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达4444万千瓦/9906万千瓦时，较2023年底增长超过40%。作为新型电力系统的关键组成部分，储能行业发展取得快速增长，但同时，如何保障储能电站的安全，成为行业内外关注的焦点。

储能作为一个新兴行业，相关标准仍有待于完善，但多项文件都把储能安全放到了重要地位，多次提到要大力提升储能系统感知、智能诊断、协同控制等储能设施智慧化运行管理水平。其中，国家发展改革委、国家能源局关于印发《“十四五”新型储能发展实施方案》的通知（发改能源〔2022〕209号）更是把大数据的故障诊断和预警技术归在“十四五”新型储能核心技术装备攻关重点方向。

电化学储能系统的安全防护是一个系统工程，它有三个“安全”：本征安全、主动安全与被动安全。本征安全是指电池本体的安全性；被动安全是指事故发生时的应急处理措施，当消防系统启动的时候，损失已经不可避免；主动安全是在储能系统运行过程中，通过监测评估储能电站电池的整体运行状态，对储能系统的早期故障进行识别和预警，进而可以采取针对性的维护措施，把可能造成严重事故的风险因素“扼杀”在摇篮里，防患于未“燃”。

目前国内对储能电站安全防控主要聚焦于设计建设阶段和热失控发生后的消防应急处理，运行阶段的安全监测尚存在缺失。西清能源深耕储能主动安全5年多来，以大数据分析为技术路线，已经投运落地的储能主动安全及智能运维系统超过3GWh，弥补了储能“本征安全”和“被动安全”中间的空白，推动了基于大数据进行储能电池状况分析的发展。本文根据标准、通知意见对于储能系统的安全要求进行了分类，从运行监测、故障识别和早期预警、运行维护、气体探测四个方面进行梳理。

在运行监测方面，国家标准GB/T 40090-2021《储能电站运行维护规程》、北京市市场监督管理局DB11/T 1893-2021《电力储能系统建设运行规范》、国家标准GB/T 42726-2023《电化学储能电站监控系统技术规范》都要求储能电站应配置监控设置，并提出监控系统应能实现对储能电站监视和控制，运行人员可以实时监视电站运行工况。同时国家标准GB/T 40090-2021《储能电站运行维护规程》、国家标准GB/T 42726-2023《电化学储能电站监控系统技术规范》、中国电力企业联合会T/CEC《电化学储能电站运行维护管理规范》（征求意见稿）对监视内容做了进一步说明，监视应有数据采集、处理、监视等功能，监视内容主要包括：电池、电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)等设备的运行工况和实时数据，实现储能全站级、多专业监测全覆盖。

西清能源储能主动安全及智能运维系统可以全方位覆盖标准中提到的监视内容，包括BMS、PCS、电池的状态评估和健康监测，对于电池关键状态指标，开发基于物理-数据融合驱动的状态评估模型，能够适应储能电站复杂工况和不同型号电池进行调整，并利用电站定期检修对数据模型进行校准，状态估计精度高于相关标准要求。

全站总览包括态势感知、状态概览和舱体详情三个部分。态势感知针对故障预警信息，帮助运维人员快速感知各电池舱、电池簇故障预警信息，方便运维人员快速定位故障位置。

状态概览从全站角度出发，为用户提供全站信息概览，包括储能电站建设规模、全站运行实时状态以及历史曲线、各电池舱运行状态统计、安全信息状态（含全站各类型告警信息展示）、储能电站风险状态评估以及告警统计等信息。

舱体详情显示全站健康安全运行状态和各电池舱安全运行状态，支持设备健康状态在线评估，可评估设备状态参数反映核心设备健康状态，展示各电池舱内各设备健康状态、实时告警、故障以及电池舱总电压、总电流、SOC、SOH等关键信息，并按照各电池舱健康状态评分排序，帮助储能电站运维人员快速了解储能电站健康运行状态。

在故障识别和早期预警方面，GB/T 42726-2023《电化学储能电站监控系统技术规范》、T/CEC《电化学储能电站运行维护管理规范》（征求意见稿）明确提出监视系统要在故障早期发出预警信号。将运行风险预警放到了更加突出的位置，基础的数据感知和监测分析难以适应新的要求。现行的储能BMS系统更多实现了数据的采集和监测，然而计算能力和存储空间有限，不能实现系统层的故障识别，缺乏对电池安全阈值参数进行自适应调整的能力，难以支撑储能电池实时在线分析和预警，如何更好地发挥储能海量数据价值成为了重要命题。除“监测”之外，“预警”也会更加考验储能数字化平台在电池状态评估、早期故障诊断等方面的能力，模型算法的准确研判、海量数据的实时处理成为了储能数字化平台的核心价值。

西清能源首创储能电站三级防控体系，从风险源识别、到电池故障监测、到电池热失控预警，层层降低事故风险。构建“预警-控制-运维”闭环防控体系，基于评估预警信息提供智能运维策略及时排除安全风险源，通过热失控早期抑制降低严重事故风险。采用100%自主研发的储能电池状态评估、早期故障诊断、风险预警等大数据算法，结合海量实时运行数据对储能电池系统进行在线状态监测，对储能系统的安全隐患和早期故障进行识别和预警，继而通过有针对性的维护措施把可能造成严重事故的风险因素“扼杀”在摇篮里。

在运行维护方面，GB/T 40090-2021《储能电站运行维护规程》对储能电站后续运行维护做出详细阐释，后期维护应结合设备运行状态、异常及故障处理情况,通过智能分析确定维护方案，提高系统效率和性能。现在储能电站的电池元件数量多且故障类型复杂，离线检测耗时长、成本高，依靠人工检修工作量大，效率低下。

西清能源储能主动安全及智能运维系统将状态监测、风险预警与运维检修有机结合起来，通过电池状态评估和故障早期预警来优化检修周期、主动维护检修，从而实现延长电池寿命、提高运维效率、降低事故风险的目的，避免人工运维检修不足等问题。

在探测器方面，GB/T 42288-2022《电化学储能电站安全规程》提出监控系统应具备数据采集处理、监视报警、控制调节、自诊断及自修复等功能，电池室/舱应设置可燃气体探测器、温感探测器、烟感探测器等火灾探测器，每个电池模块可单独配置探测器。中国电工技术学会T/CES 177-2022《磷酸铁锂电池储能舱早期安全预警系统技术规范》表示早期安全预警系统应包括探测部分，气体探测器应实时检测储能舱内特征气体浓度变化。目前储能行业使用的气体探测器以多合一类型居多，且监测气体多为甲烷，少有氢气或者一氧化碳。基于现有的实验论证和行业内共识，储能电池泄压阀泄压后会释放大量的氢气和一氧化碳，当监测到氢气后进行干预，能有效的避免后期的热失控情况发生。

西清能源自研的气体探测器基于MEMS技术，响应时间在10s以内，可以提前进行热失控预警，漏报率和误报率均在2%以内，并使成本降低90%以上，真正做到全国产、低成本、长寿命。

西清能源储能主动安全及智能运维系统同样满足国际要求。欧盟电池法规《固定式电池储能系统的安全要求》提出安全风险的分析需要涵盖电池系统的整个生命周期和所有系统级别。西清能源储能主动安全及智能运维系统基于状态评估和故障预警的结果，着力服务储能电站资产全寿命周期管理，实现运行过程中的安全控制以及储能电站的智能运维，最大程度帮助制造商识别风险。