主动安全预警技术 储能电站走向“主动防御”

作者 | 石琳琳

工业和信息化部等八部门日前联合印发《新型储能制造业高质量发展行动方案》，提出重点攻关全生命周期多维度安全技术，并对主动安全预警技术提出要求，支持基于数字孪生和人工智能技术开展新型储能安全预警技术攻关。旨在应对储能行业由低价竞争引发的“低质减配”安全问题，引导行业重回“高安全，高可靠，高价值”健康赛道，树立储能行业安全底线。

储能电站的主动安全预警技术主要用于实现前置预警，避免热失控。以储能电站运行数据为基础，AI技术通过对运行数据的实时监控和分析，提前发现潜在故障并进行预警，减少非计划停机时间，提高系统可靠性，同时人工智能通过预测性维护可提升储能系统电池寿命，降低运维成本。

储能电站高速发展的必然选择

我国新型储能保持快速发展态势，截至2024年底，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达7376万千瓦/1.68亿千瓦时，展望2025年，新型储能累计装机将突破一亿千瓦。新型储能电站逐步呈现集中式、大型化趋势，截至2024年底，10万千瓦及以上项目装机占比高达62.3%。大容量储能电芯的加速量产、储能电站单体规模不断扩大，系统复杂程度的大大提升对储能安全提出了更为严格的要求。

储能系统的安全性是其发展过程中的关键制约因素，主要原因在于电池运行过程中存在安全失效，进而触发热失控，。因此，电池的运行工况和健康状态需要持续地监测、诊断和管理，以防止电池性能劣化和故障加剧。为提高大型化储能电站安全稳定运行水平，基于人工智能的主动安全预警技术应运而生，从电池安全状态的实时评价和预测入手，跟踪电池本体及运行条件等多因素耦合作用的长期演化特性，对储能系统的早期故障进行识别和预警，从而扼杀可能造成电站安全风险的不利因素。

主动安全技术推动安全防控技术革新

储能电站的安全防控技术包括本征安全、被动安全和主动安全三道防线。本征安全是指电池本体的安全性，从源头降低事故发生概率。被动安全围绕事故发生后的应急处理措施，当消防设施启动时已无法避免财产损失。相较于被动安全技术，主动安全预警是更为前置的“安全防线”，通过主动防控从源头降低电池系统的安全事故风险。

主动安全技术的研究从基于信号特征的安全预警方法开始，基于传感器直接采集原始物理信号，通过温度、电压、气体种类与浓度、膨胀力等多种信号融合，全面监测电池状态并实现早期预警，但该技术基于设定阈值输出预警信号，对于传感器的可靠性要求较高。

基于模型的安全预警技术主要考虑电池的负载条件、材料性能以及降解机理，以某种具体的失效诱因作为检测目标实现对电池状态的预测，其中过充电、过放电的检测较为简单，已成为现有电池管理系统（BMS）的基本功能。

基于数据驱动的安全预警技术不考虑具体的失效诱因，通过大数据和统计分析来捕捉异常信号，机器学习方法具备强大的拟合能力，可适用于具备复杂数据出力能力的储能系统场景。

基于数据—模型混合驱动的安全预警技术通过多种方法的叠加来提升模型效果、提高技术可靠性以及扩展算法应用场景。其中，多级安全预警策略通过将电池主动预警监测、电池热管理安全技术及消防系统优化整合，实现对储能系统安全隐患提前预警、分级管控的目的，成为储能系统安全管理的主要发展趋势。

企业发力打造高安全储能产品

随着储能系统集采中标价格的大幅下降，储能安全投入成本也在不断压缩，投运后的系统安全问题成为业界关注的焦点。为应对这一问题，头部企业纷纷聚焦“AI+储能”，推出主动安全预警技术产品，为行业的健康发展保驾护航。

2024年4月阳光电源发布了iSolar BPS电芯预诊断产品，作为行业内首个电芯预诊断系统，产品深度融合电力电子、电化学和AI技术，通过Gene Safe算法集群和AI超算平台的强大支持，可实现提前7天一致性预警、100小时内短路预警和提前1小时热失控预警的三级预警。同年10月，iSolarBPS成为行业中首个通过CGC/GF246：2024储能电池安全预警与诊断评估认证的产品。该技术已在山东省枣庄市台阳独立储能电站二期项目中应用，实现对全站电芯的实时自动监测。

2024年4月科华数能推出新一代S³-E Station智慧液冷储能系统，深度融合科华数能全栈式高安全管控技术，其中储能智慧运维系统依靠实验室测试与电站实际运行的海量数据，给予自研模型算法库，实现储能电站全生命周期内的健康状态评估、劣化测试与剩余寿命预测。

今年1月，大连化物所联合双登集团联合发布了最新一代智能电池管理系统“电池数字大脑PBSRD Digit2.0”，通过将人工智能算法与电池管理技术相结合，不仅能够实现精准的电池健康监测与故障预测，还通过AI驱动的智能分析将预警时效从传统的分钟级别提高至天级，这一技术已成功应用于多个储能系统云端平台。

近日，美国、英国、德国相继发生储能火灾，让储能安全问题再次引发社会关注。安全是储能发展的基石，随着AI技术与储能的深度融合，进一步优化储能产品的全生命周期管理，必将成为储能安全“破局”的重要手段。