文|光伏頭條
2019年儲能行業(yè)飛速發(fā)展以來，一連串與儲能相關的產業(yè)也在崛起中。儲能消防即是其一。儲能安全事故讓世人對于儲能消防更加關注。目前我國已經有青島消防、國安達等相關企業(yè)耕耘于此領域，這一領域也在吸引著更多的企業(yè)投入資本。有關機構測算，儲能消防領域未來市場規(guī)模將達到600億。
41起事故燒出儲能消防重要性
與電動汽車相比，新能源汽車動力電池容量在10～100kWh之間，而儲能電站規(guī)模則是100MWh級別，并且規(guī)模越來越大。就在3月19日，澳大利亞有消息傳出，澳大利亞最大公用事業(yè)公司AGL將在新南威爾士州建造一個500MW/ 2000MWh的電池儲能系統(tǒng)，這一名為Hunter Energy Hub的儲能電站的容量是“維多利亞大電池”的四倍之多。而300MW/450MWh的“維多利亞大電池”是目前已經成功并網的最大電池儲能系統(tǒng)。
儲能電站越建越大已經成為定局。在這樣的情況下，儲能電站的火災影響更大。
以寧德時代儲能用單個磷酸鐵鋰電2V/271Ah測算，100MWh的儲能電站含有的電池數(shù)量約為11.5萬個，其中任何一個電池發(fā)生熱失控都可能引發(fā)火災。
隨之而來的是儲能安全問題卻還沒有得到比較完善的解決。就在去年7月30日，“維多利亞大電池”項目中，一個重達13噸的特斯拉巨型鋰離子電池Megapack起火。不僅如此，近些年來，儲能電站起火的報道層出不窮。
2017-2022全球儲能電站火災情況（部分）
據(jù)不完全統(tǒng)計，2017年至今全球儲能電站項目至少發(fā)生了41起事故，其中，韓國34起、美國3起、中國2起、比利時和澳大利亞各1起。
儲能電站標準缺失隱患無窮
目前我國對電動汽車消防安全比較重視，已經公布了從動力電池系統(tǒng)火災防控裝置性能檢驗、火災報警、疏散、應急救援和滅火等領域的安全標準，但儲能方面，當前標準只涵蓋了火災報警及滅火領域。
隨著電化學儲能裝機規(guī)模的不斷擴大，標準體系的缺失將會給儲能電站安全運行埋下隱患。
我國在2014年曾經發(fā)布《電化學儲能電站設計規(guī)范》，但比較粗略。2021年年底《電化學儲能電站安全規(guī)程》征求意見發(fā)布，目前尚未公布。相對于14年的規(guī)范，2021年所提出的安全規(guī)程在消防安全方面規(guī)定更加嚴格：
（1）新增要求儲能電站要實現(xiàn)PACK級別探測：規(guī)范規(guī)定儲能電站每個電池模塊宜單獨配置探測器。
（2）新增要求儲能電站要安裝需具備火災識別功能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并與火災報警報警系統(tǒng)聯(lián)動。
（3）新增對火災滅火劑性能提出要求：規(guī)范要求儲能電站滅火要以電池模組為單位，滅火介質具有良好的絕緣性和降溫性能，能撲滅電池火災和電氣設備火災，且防止復燃。
2021年12月30日國家將電化學儲能設施消防安全納入《“十四五”國家應急體系規(guī)劃》，作為安全生產攻堅重點。
今年2月10日國家發(fā)改委、能源局印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，相較于2021年7月發(fā)布的《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》，新政策細化了儲能安全標準體系的具體覆蓋內容，如加快制定消防滅火標準，明確了儲能安全技術突破方向，如突破電化學系統(tǒng)安全預警、高效滅火技術等等，為儲能大規(guī)模裝機及穩(wěn)定安全運行創(chuàng)造有利條件。
儲能電站安全的痛點在熱失控
儲能安全問題的難點在于，熱失控難以控制，且容易引起多米諾骨牌效應。據(jù)研究表明：鋰電池（三元、磷酸鐵鋰）熱失控由電濫用、熱濫用和機械濫用引起。電濫用包括過沖、過放、強制放電、高放電倍率；熱濫用包括外部加熱、過熱；機械濫用包括穿透、碰撞、拋下、震動、浸沒，外部濫用是導致電池熱失控的直接原因。
單個鋰電池著火后，在熱濫用的作用下電池模組內部相鄰電池也相繼發(fā)生熱失控，整個電池模組和電池簇會被點燃，最終導致儲能電站出現(xiàn)火災甚至爆炸。
熱失控預警是儲能電站安全的前置防線。鋰離子電池材料易燃易爆，在各種濫用下容易發(fā)生熱失控，因此電池本體的材料安全性是儲能電站安全的第一道防線，第二道防線是過程安全，監(jiān)控鋰電池運行過程中的安全狀態(tài)，發(fā)生異常時進行預警，最后一道防線是消防安全，發(fā)生火災后阻隔其蔓延，滅火并防止復燃。
熱失控預警作用在火災前，通過與BMS系統(tǒng)聯(lián)動在發(fā)生熱失控時切斷電源，如果模組內部發(fā)生火災會觸發(fā)滅火系統(tǒng)并進行pack級別滅火，阻止火災進一步蔓延。相較于火災報警系統(tǒng)，熱失控預警針對的是火災發(fā)生前，對鋰電池內部化學物理參數(shù)進行探測，判斷熱失控是否發(fā)生，一旦發(fā)生就可以立即采取措施，相較于火災報警，火災預警系統(tǒng)是阻止火災進一步蔓延的重要措施。
熱失控預警具有較高技術壁壘。熱失控探測需要借助傳感器，將探測到的物理信號轉變?yōu)殡娦盘栠M行傳輸，傳感器屬于火災預警系統(tǒng)的前端觸發(fā)設備，是集成了物理傳感技術、自動控制、計算機技術、數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g的高附加值產品，在技術含量和生產工藝方面均存在較高的技術壁壘 。
在滅火方面，應用的主要有水、全氟已酮、七氟丙烷等介質，可以撲滅火災并阻止復燃。其中水降溫效果最好，七氟丙烷滅火響應時間最短。常用作滅火劑的CO2則會有復燃現(xiàn)象，并不適合撲滅鋰電池火災。
來源：民生證券
600億市場成儲能新藍海
不過目前隨著強制配儲政策推進，驅動儲能市場規(guī)模不斷擴大。截至2021年底，全國已有21個省級行政區(qū)在全省或部分地區(qū)明確了新增新能源發(fā)電項目規(guī)制性配儲能比例以及配儲時長。3個省份出臺鼓勵配儲政策。綜合來看，平均配儲比例約為10%，配儲時長約為2h。其中，全省或部分地區(qū)要求配儲的省份2021年風電光伏裝機量達到全國風光裝機量的81%，為儲能裝機量增加的主要來源。
根據(jù)測算，2030年電化學新增儲能裝機量中國和全球的體量分別為150/600GW，單GW消防產品價值在1-1.5億之間，則2030年中國/全球儲能消防市場規(guī)模有望達到至少150/600億元。
沈陽消防研究所研究員張穎琮指出，國內儲能電站消防投入占總投資比例小于2%，國外為3%-5%。
顯然就投入來說，我國儲能電站的消防投入還不夠，換句話說安全意識還沒有達到那么高的程度。但隨著我國儲能政策中對儲能消防的重視和對安全標準的強化，儲能消防在儲能電站中的重要性將進一步提升。隨著電化學儲能裝機規(guī)模不斷擴大，儲能消防將成為新藍海。
十數(shù)家企業(yè)已進入儲能消防領域
目前我國有兩家上市公司青島消防、國安達是儲能消防領域的大拿。
青鳥消防是儲能消防龍頭公司。青鳥消防在互動平臺表示，目前公司在儲能領域已有國網北京懷柔供電公司懷柔科學城10kV可靠性提升工程、浙交能源儲能及綜合能源管理云平臺項目、聚通儲能柜項目等典型應用項目案例?？紤]到儲能對于消防要求很高，公司本身布局高端消防產品（芯片自研），公司在該領域市占率將大幅超過傳統(tǒng)通用消防領域，且儲能消防市場盈利能力可能較工業(yè)消防領域的30%凈利率更高。
青島消防表示，按照公司在儲能消防30%市占率來計算，公司遠期儲能消防營收有望達到約50億元左右，按30%凈利率來測算則凈利潤為15億元。
國安達是在2019年末開發(fā)出適用于特高壓換流站等輸變電設備的自動滅火系統(tǒng)，目前正在拓展新能源儲能站、石化園區(qū)等領域的智慧消防整體解決方案。
就預警技術來說，青鳥消防和國安達預警技術針對的是都是電池模組級別，滿足規(guī)程要求。其中青島消防的可燃氣體報警系統(tǒng)、熱解離子探測器以及吸入式空氣采樣探測器等極早期火災探測器亦可應用于儲能領域的消防報警解決方案中。
就滅火技術來說，青鳥消防和國安達滅火技術均能實現(xiàn)PACK級滅火。根據(jù)《電化學儲能電站安全規(guī)程》要求儲能電站滅火要以電池模組為單位，青鳥消防和國安達目前均能實現(xiàn)電池模組級別滅火。
（1）青鳥消防：采用七氟丙烷+細水霧系統(tǒng)相結合，可針對PACK級、艙級、簇級，能有效撲滅鋰電池火災并抑制復燃。青島消防在投資者互動平臺上表示，當前公司旗下正天齊品牌的柜式七氟丙烷及高壓細水霧滅火裝置已有應用于儲能電站等相關領域的消防滅火系統(tǒng)。
（2）國安達：采用比全氟己酮、七氟丙烷滅火效能更高、環(huán)保性更強、性價比更高的多組份混合滅火劑，持續(xù)抑制，惰化抑爆。儲能電站滅火技術較成熟，通過混合氣體滅火劑或者氣體與水基滅火劑相組合可以撲滅鋰電池火災并防止復燃。
除了青島消防和國安達，還有鼎信通訊、海灣安全、泛海三江、利達華信、泰和安、中消云、尼特西普、賽科、?？迪赖?，國外的有霍尼韋爾等企業(yè)也正在消防領域發(fā)揮作用。
資料來源：民生證券、中信證券