2024年，我國(guó)新型電力系統(tǒng)加快構(gòu)建，累計(jì)建成新型儲(chǔ)能超過(guò)6000萬(wàn)千瓦，新型儲(chǔ)能創(chuàng)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。隨著儲(chǔ)能裝機(jī)量的不斷攀升，儲(chǔ)能事故發(fā)生頻率也在升高。有第三方機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2024年前十月發(fā)生了超過(guò)20余起儲(chǔ)能事故，已超過(guò)2023年全年數(shù)據(jù)。安全問(wèn)題始終是行業(yè)熱門話題。

在已公開(kāi)了具體事故原因的案件中，因電池短路、漏液導(dǎo)致失溫，進(jìn)而產(chǎn)生起火爆炸是事故發(fā)生的高頻原因。為了解決這一問(wèn)題，保障儲(chǔ)能安全，行業(yè)百家爭(zhēng)鳴。從實(shí)際看，儲(chǔ)能安全仍處于初級(jí)起步階段，企業(yè)不斷探索更好的方案。

在行業(yè)普遍做到儲(chǔ)能箱級(jí)熱失控不擴(kuò)散時(shí)，華為數(shù)字能源就已提出，在儲(chǔ)能的本體安全還存在不確定性的情況下，儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全防控單元越小越安全。在其帶領(lǐng)下，全行業(yè)正從儲(chǔ)能箱級(jí)防護(hù)向部件級(jí)防護(hù)發(fā)展，保證電池包級(jí)失控不擴(kuò)散，從源頭規(guī)避儲(chǔ)能箱起火、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步筑牢行業(yè)安全底線。

電池包級(jí)安全理念逐步成為主流

做好電芯管理是保障儲(chǔ)能安全的基礎(chǔ)，一旦電池發(fā)生故障，更需要加強(qiáng)后期防控管理。畢竟對(duì)于大規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，其電池?cái)?shù)量多、排列相對(duì)密集，單個(gè)儲(chǔ)能艙的容量為0.5-2MWh，內(nèi)部單體電池?cái)?shù)量可達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)。

若單體因?yàn)E用故障發(fā)生熱失控，極易導(dǎo)致周圍電池發(fā)生連鎖反應(yīng)。對(duì)熱失控的控制正是儲(chǔ)能安全問(wèn)題的難點(diǎn)所在，最嚴(yán)重的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)的大規(guī)模傳遞。

從現(xiàn)有火災(zāi)事故來(lái)看，海外一些儲(chǔ)能電站熱失控的范圍多集中在單個(gè)集中箱內(nèi)，但其配置的消防裝置、排風(fēng)裝置并沒(méi)有起到撲滅火勢(shì)以及遏制復(fù)燃的明顯作用。

此外，儲(chǔ)能電池發(fā)生熱失控后，會(huì)產(chǎn)生氫氣、一氧化碳、甲烷等可燃?xì)怏w，當(dāng)達(dá)到一定濃度后，與空氣中的氧氣結(jié)合，在達(dá)到一定的溫度時(shí)就會(huì)觸發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。針對(duì)可燃?xì)怏w聚集問(wèn)題，及時(shí)泄爆同樣至關(guān)重要。

目前，業(yè)內(nèi)對(duì)于儲(chǔ)能安全更早期預(yù)警的能力呼聲越來(lái)越高。儲(chǔ)能電池包級(jí)安全理念逐步普及應(yīng)用，儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部開(kāi)始走向更加精細(xì)化管理。根據(jù)修訂后的新版國(guó)標(biāo)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，儲(chǔ)能電池包包內(nèi)需要更精準(zhǔn)的熱管理、更加密切的探測(cè)預(yù)警，甚至增加防爆設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全的層層防護(hù)。

相較側(cè)重性價(jià)比的艙級(jí)防護(hù)，電池包級(jí)別能達(dá)到更加細(xì)致、精準(zhǔn)的防護(hù)效果，無(wú)疑是更高一級(jí)的安全解決方案。

熱失控不擴(kuò)散、不燃爆才是真安全

火災(zāi)通常是一系列的連鎖反應(yīng)，通過(guò)切斷這些連鎖反應(yīng)才能做到從源頭控制起火風(fēng)險(xiǎn)。為此，華為數(shù)字能源在電池包上采用了四大技術(shù)，通過(guò)智冷算法急速降溫、正壓阻氧和定向排煙、氣體消防、高交聯(lián)材料絕緣，層層防控、疏堵結(jié)合，確保電池包級(jí)熱失控不擴(kuò)散，把安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低，做到從源頭控制風(fēng)險(xiǎn)。

2024年6月，華為數(shù)字能源發(fā)布的全球首款從芯到網(wǎng)的智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能平臺(tái)，真正做到了電池包級(jí)熱失控不擴(kuò)散。近期，華為數(shù)字能源模擬極端工況，關(guān)閉儲(chǔ)能箱全部消防和應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，全面測(cè)試了電池包級(jí)防護(hù)的效果。

據(jù)了解，鋰電池最佳工作溫度一般在10-35℃范圍內(nèi)，極端情況下也可承受-40-60℃的溫度。在濫用條件下，電池溫度異常升高至150-160℃時(shí)，內(nèi)部就會(huì)發(fā)生短路，引發(fā)鏈?zhǔn)椒艧岱磻?yīng)，繼續(xù)釋放巨大熱量，導(dǎo)致熱失控。

在本次條件嚴(yán)苛的測(cè)試中，華為數(shù)字能源將電芯溫度由29.7℃加熱至560℃，電芯的短時(shí)急劇升溫引發(fā)電池包熱失控。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，電池包金屬外殼始終形態(tài)完整，包內(nèi)未起火，也未向周邊電池包蔓延。

一方面，這得益于電池包殼體耐受1538℃的高溫，為電池包豎起堅(jiān)固盾牌。其電池包全包采用覆絕緣防護(hù)，可避免外殼拉弧擊穿和電芯搭接短路，專利技術(shù)可確保電芯漏液失效時(shí)，單個(gè)電池包即使漏液也不會(huì)擴(kuò)散。

另一方面，電芯采用間隔熱設(shè)計(jì)，阻止單體電芯熱失控?cái)U(kuò)散到相鄰電芯，并且通過(guò)極速制冷抑制電池包外殼高壓密閉設(shè)計(jì)，抑制氧氣進(jìn)入，并配備定向泄煙閥實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w定向排放?？扇?xì)怏w不在箱體內(nèi)聚集，從源頭規(guī)避了電池包起火、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)過(guò)層層保護(hù)，儲(chǔ)能箱內(nèi)檢測(cè)可燃?xì)怏w濃度全程小于NFPA855標(biāo)準(zhǔn)25%LFL（可燃下限濃度）。內(nèi)部持續(xù)拉弧點(diǎn)火60分鐘，未發(fā)生起火、爆炸。并且，電池包外殼為全金屬結(jié)構(gòu)IP65，在可靠性排氣通道口持續(xù)點(diǎn)火，點(diǎn)燃火苗并維持2-3分鐘后自熄滅，可燃風(fēng)險(xiǎn)已降到最低。

由此，全方位防護(hù)電池包熱失控不擴(kuò)散、不燃爆，華為數(shù)字能源在最大程度上實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能安全。

儲(chǔ)能安全邁入2.0時(shí)代

2024年12月，經(jīng)德國(guó)萊茵TüV集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“TüV萊茵”）認(rèn)證，華為智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能平臺(tái)（LUNA2000-4472系列和LUNA2000-215系列）成功完成了儲(chǔ)能安全測(cè)試，并獲得TüV萊茵頒發(fā)的全球首個(gè)儲(chǔ)能安全最高等級(jí)認(rèn)證證書(shū)。這表明華為智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能平臺(tái)的安全能力已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

華為儲(chǔ)能系統(tǒng)憑借儲(chǔ)能安全方面的周密考慮和系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電池包級(jí)熱失控不擴(kuò)散，從源頭規(guī)避儲(chǔ)能箱起火、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，做到不燃爆、真安全，引領(lǐng)儲(chǔ)能安全邁向2.0時(shí)代。

不可忽視，華為數(shù)字能源不只在電池包級(jí)上將安全做到極致，其智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能平臺(tái)已涵蓋從芯到網(wǎng)，即電芯、電池包、電池簇、系統(tǒng)到電網(wǎng)的每一步，提供端到端的安全保障。同時(shí)，華為數(shù)字能源也在通過(guò)數(shù)字技術(shù)與電力電子技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化監(jiān)控與充放電管理，并通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)感知電站的每一個(gè)部件，保障更為細(xì)致的安全。

在過(guò)去的3年時(shí)間里，華為數(shù)字能源歷經(jīng)多次實(shí)證，在多模式、多場(chǎng)景、多規(guī)格下，實(shí)現(xiàn)從安全到構(gòu)網(wǎng)，從數(shù)字化到規(guī)?；瘧?yīng)用發(fā)展。通過(guò)這家行業(yè)龍頭在安全方面的持續(xù)投入，可以看到技術(shù)創(chuàng)新的力量，以及企業(yè)對(duì)社會(huì)安全責(zé)任的深刻認(rèn)知。

安全問(wèn)題永遠(yuǎn)值得慎之又慎。展望未來(lái)，華為數(shù)字能源等企業(yè)的創(chuàng)新實(shí)踐，無(wú)疑將引領(lǐng)行業(yè)向著更加安全、智能的方向發(fā)展。