作者 | 石琳琳

工業(yè)和信息化部等八部門日前聯(lián)合印發(fā)《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》，提出重點(diǎn)攻關(guān)全生命周期多維度安全技術(shù)，并對主動(dòng)安全預(yù)警技術(shù)提出要求，支持基于數(shù)字孿生和人工智能技術(shù)開展新型儲能安全預(yù)警技術(shù)攻關(guān)。旨在應(yīng)對儲能行業(yè)由低價(jià)競爭引發(fā)的“低質(zhì)減配”安全問題，引導(dǎo)行業(yè)重回“高安全，高可靠，高價(jià)值”健康賽道，樹立儲能行業(yè)安全底線。

儲能電站的主動(dòng)安全預(yù)警技術(shù)主要用于實(shí)現(xiàn)前置預(yù)警，避免熱失控。以儲能電站運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，AI技術(shù)通過對運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障并進(jìn)行預(yù)警，減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性，同時(shí)人工智能通過預(yù)測性維護(hù)可提升儲能系統(tǒng)電池壽命，降低運(yùn)維成本。

儲能電站高速發(fā)展的必然選擇

我國新型儲能保持快速發(fā)展態(tài)勢，截至2024年底，全國已建成投運(yùn)新型儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)7376萬千瓦/1.68億千瓦時(shí)，展望2025年，新型儲能累計(jì)裝機(jī)將突破一億千瓦。新型儲能電站逐步呈現(xiàn)集中式、大型化趨勢，截至2024年底，10萬千瓦及以上項(xiàng)目裝機(jī)占比高達(dá)62.3%。大容量儲能電芯的加速量產(chǎn)、儲能電站單體規(guī)模不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)復(fù)雜程度的大大提升對儲能安全提出了更為嚴(yán)格的要求。

儲能系統(tǒng)的安全性是其發(fā)展過程中的關(guān)鍵制約因素，主要原因在于電池運(yùn)行過程中存在安全失效，進(jìn)而觸發(fā)熱失控，。因此，電池的運(yùn)行工況和健康狀態(tài)需要持續(xù)地監(jiān)測、診斷和管理，以防止電池性能劣化和故障加劇。為提高大型化儲能電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，基于人工智能的主動(dòng)安全預(yù)警技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，從電池安全狀態(tài)的實(shí)時(shí)評價(jià)和預(yù)測入手，跟蹤電池本體及運(yùn)行條件等多因素耦合作用的長期演化特性，對儲能系統(tǒng)的早期故障進(jìn)行識別和預(yù)警，從而扼殺可能造成電站安全風(fēng)險(xiǎn)的不利因素。

主動(dòng)安全技術(shù)推動(dòng)安全防控技術(shù)革新

儲能電站的安全防控技術(shù)包括本征安全、被動(dòng)安全和主動(dòng)安全三道防線。本征安全是指電池本體的安全性，從源頭降低事故發(fā)生概率。被動(dòng)安全圍繞事故發(fā)生后的應(yīng)急處理措施，當(dāng)消防設(shè)施啟動(dòng)時(shí)已無法避免財(cái)產(chǎn)損失。相較于被動(dòng)安全技術(shù)，主動(dòng)安全預(yù)警是更為前置的“安全防線”，通過主動(dòng)防控從源頭降低電池系統(tǒng)的安全事故風(fēng)險(xiǎn)。

主動(dòng)安全技術(shù)的研究從基于信號特征的安全預(yù)警方法開始，基于傳感器直接采集原始物理信號，通過溫度、電壓、氣體種類與濃度、膨脹力等多種信號融合，全面監(jiān)測電池狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警，但該技術(shù)基于設(shè)定閾值輸出預(yù)警信號，對于傳感器的可靠性要求較高。

基于模型的安全預(yù)警技術(shù)主要考慮電池的負(fù)載條件、材料性能以及降解機(jī)理，以某種具體的失效誘因作為檢測目標(biāo)實(shí)現(xiàn)對電池狀態(tài)的預(yù)測，其中過充電、過放電的檢測較為簡單，已成為現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)（BMS）的基本功能。

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的安全預(yù)警技術(shù)不考慮具體的失效誘因，通過大數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析來捕捉異常信號，機(jī)器學(xué)習(xí)方法具備強(qiáng)大的擬合能力，可適用于具備復(fù)雜數(shù)據(jù)出力能力的儲能系統(tǒng)場景。

基于數(shù)據(jù)—模型混合驅(qū)動(dòng)的安全預(yù)警技術(shù)通過多種方法的疊加來提升模型效果、提高技術(shù)可靠性以及擴(kuò)展算法應(yīng)用場景。其中，多級安全預(yù)警策略通過將電池主動(dòng)預(yù)警監(jiān)測、電池?zé)峁芾戆踩夹g(shù)及消防系統(tǒng)優(yōu)化整合，實(shí)現(xiàn)對儲能系統(tǒng)安全隱患提前預(yù)警、分級管控的目的，成為儲能系統(tǒng)安全管理的主要發(fā)展趨勢。

企業(yè)發(fā)力打造高安全儲能產(chǎn)品

隨著儲能系統(tǒng)集采中標(biāo)價(jià)格的大幅下降，儲能安全投入成本也在不斷壓縮，投運(yùn)后的系統(tǒng)安全問題成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。為應(yīng)對這一問題，頭部企業(yè)紛紛聚焦“AI+儲能”，推出主動(dòng)安全預(yù)警技術(shù)產(chǎn)品，為行業(yè)的健康發(fā)展保駕護(hù)航。

2024年4月陽光電源發(fā)布了iSolar BPS電芯預(yù)診斷產(chǎn)品，作為行業(yè)內(nèi)首個(gè)電芯預(yù)診斷系統(tǒng)，產(chǎn)品深度融合電力電子、電化學(xué)和AI技術(shù)，通過Gene Safe算法集群和AI超算平臺的強(qiáng)大支持，可實(shí)現(xiàn)提前7天一致性預(yù)警、100小時(shí)內(nèi)短路預(yù)警和提前1小時(shí)熱失控預(yù)警的三級預(yù)警。同年10月，iSolarBPS成為行業(yè)中首個(gè)通過CGC/GF246：2024儲能電池安全預(yù)警與診斷評估認(rèn)證的產(chǎn)品。該技術(shù)已在山東省棗莊市臺陽獨(dú)立儲能電站二期項(xiàng)目中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對全站電芯的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測。

2024年4月科華數(shù)能推出新一代S3-E Station智慧液冷儲能系統(tǒng)，深度融合科華數(shù)能全棧式高安全管控技術(shù)，其中儲能智慧運(yùn)維系統(tǒng)依靠實(shí)驗(yàn)室測試與電站實(shí)際運(yùn)行的海量數(shù)據(jù)，給予自研模型算法庫，實(shí)現(xiàn)儲能電站全生命周期內(nèi)的健康狀態(tài)評估、劣化測試與剩余壽命預(yù)測。

今年1月，大連化物所聯(lián)合雙登集團(tuán)聯(lián)合發(fā)布了最新一代智能電池管理系統(tǒng)“電池?cái)?shù)字大腦PBSRD Digit2.0”，通過將人工智能算法與電池管理技術(shù)相結(jié)合，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的電池健康監(jiān)測與故障預(yù)測，還通過AI驅(qū)動(dòng)的智能分析將預(yù)警時(shí)效從傳統(tǒng)的分鐘級別提高至天級，這一技術(shù)已成功應(yīng)用于多個(gè)儲能系統(tǒng)云端平臺。

近日，美國、英國、德國相繼發(fā)生儲能火災(zāi)，讓儲能安全問題再次引發(fā)社會關(guān)注。安全是儲能發(fā)展的基石，隨著AI技術(shù)與儲能的深度融合，進(jìn)一步優(yōu)化儲能產(chǎn)品的全生命周期管理，必將成為儲能安全“破局”的重要手段。