文|光伏頭條
2019年儲(chǔ)能行業(yè)飛速發(fā)展以來，一連串與儲(chǔ)能相關(guān)的產(chǎn)業(yè)也在崛起中。儲(chǔ)能消防即是其一。儲(chǔ)能安全事故讓世人對(duì)于儲(chǔ)能消防更加關(guān)注。目前我國已經(jīng)有青島消防、國安達(dá)等相關(guān)企業(yè)耕耘于此領(lǐng)域，這一領(lǐng)域也在吸引著更多的企業(yè)投入資本。有關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)算，儲(chǔ)能消防領(lǐng)域未來市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到600億。
41起事故燒出儲(chǔ)能消防重要性
與電動(dòng)汽車相比，新能源汽車動(dòng)力電池容量在10～100kWh之間，而儲(chǔ)能電站規(guī)模則是100MWh級(jí)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(gè)500MW/ 2000MWh的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，這一名為Hunter Energy Hub的儲(chǔ)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(jīng)成功并網(wǎng)的最大電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
儲(chǔ)能電站越建越大已經(jīng)成為定局。在這樣的情況下，儲(chǔ)能電站的火災(zāi)影響更大。
以寧德時(shí)代儲(chǔ)能用單個(gè)磷酸鐵鋰電2V/271Ah測(cè)算，100MWh的儲(chǔ)能電站含有的電池?cái)?shù)量約為11.5萬個(gè)，其中任何一個(gè)電池發(fā)生熱失控都可能引發(fā)火災(zāi)。
隨之而來的是儲(chǔ)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(xiàng)目中，一個(gè)重達(dá)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(chǔ)能電站起火的報(bào)道層出不窮。
2017-2022全球儲(chǔ)能電站火災(zāi)情況（部分）
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年至今全球儲(chǔ)能電站項(xiàng)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(shí)和澳大利亞各1起。
儲(chǔ)能電站標(biāo)準(zhǔn)缺失隱患無窮
目前我國對(duì)電動(dòng)汽車消防安全比較重視，已經(jīng)公布了從動(dòng)力電池系統(tǒng)火災(zāi)防控裝置性能檢驗(yàn)、火災(zāi)報(bào)警、疏散、應(yīng)急救援和滅火等領(lǐng)域的安全標(biāo)準(zhǔn)，但儲(chǔ)能方面，當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)只涵蓋了火災(zāi)報(bào)警及滅火領(lǐng)域。
隨著電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，標(biāo)準(zhǔn)體系的缺失將會(huì)給儲(chǔ)能電站安全運(yùn)行埋下隱患。
我國在2014年曾經(jīng)發(fā)布《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，但比較粗略。2021年年底《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》征求意見發(fā)布，目前尚未公布。相對(duì)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(yán)格：
（1）新增要求儲(chǔ)能電站要實(shí)現(xiàn)PACK級(jí)別探測(cè)：規(guī)范規(guī)定儲(chǔ)能電站每個(gè)電池模塊宜單獨(dú)配置探測(cè)器。
（2）新增要求儲(chǔ)能電站要安裝需具備火災(zāi)識(shí)別功能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并與火災(zāi)報(bào)警報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。
（3）新增對(duì)火災(zāi)滅火劑性能提出要求：規(guī)范要求儲(chǔ)能電站滅火要以電池模組為單位，滅火介質(zhì)具有良好的絕緣性和降溫性能，能撲滅電池火災(zāi)和電氣設(shè)備火災(zāi)，且防止復(fù)燃。
2021年12月30日國家將電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)施消防安全納入《“十四五”國家應(yīng)急體系規(guī)劃》，作為安全生產(chǎn)攻堅(jiān)重點(diǎn)。
今年2月10日國家發(fā)改委、能源局印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，相較于2021年7月發(fā)布的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，新政策細(xì)化了儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)體系的具體覆蓋內(nèi)容，如加快制定消防滅火標(biāo)準(zhǔn)，明確了儲(chǔ)能安全技術(shù)突破方向，如突破電化學(xué)系統(tǒng)安全預(yù)警、高效滅火技術(shù)等等，為儲(chǔ)能大規(guī)模裝機(jī)及穩(wěn)定安全運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。
儲(chǔ)能電站安全的痛點(diǎn)在熱失控
儲(chǔ)能安全問題的難點(diǎn)在于，熱失控難以控制，且容易引起多米諾骨牌效應(yīng)。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(jī)械濫用引起。電濫用包括過沖、過放、強(qiáng)制放電、高放電倍率；熱濫用包括外部加熱、過熱；機(jī)械濫用包括穿透、碰撞、拋下、震動(dòng)、浸沒，外部濫用是導(dǎo)致電池?zé)崾Э氐闹苯釉颉?/p>
單個(gè)鋰電池著火后，在熱濫用的作用下電池模組內(nèi)部相鄰電池也相繼發(fā)生熱失控，整個(gè)電池模組和電池簇會(huì)被點(diǎn)燃，最終導(dǎo)致儲(chǔ)能電站出現(xiàn)火災(zāi)甚至爆炸。
熱失控預(yù)警是儲(chǔ)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(chǔ)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(yùn)行過程中的安全狀態(tài)，發(fā)生異常時(shí)進(jìn)行預(yù)警，最后一道防線是消防安全，發(fā)生火災(zāi)后阻隔其蔓延，滅火并防止復(fù)燃。
熱失控預(yù)警作用在火災(zāi)前，通過與BMS系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)在發(fā)生熱失控時(shí)切斷電源，如果模組內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)會(huì)觸發(fā)滅火系統(tǒng)并進(jìn)行pack級(jí)別滅火，阻止火災(zāi)進(jìn)一步蔓延。相較于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，熱失控預(yù)警針對(duì)的是火災(zāi)發(fā)生前，對(duì)鋰電池內(nèi)部化學(xué)物理參數(shù)進(jìn)行探測(cè)，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(zāi)報(bào)警，火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)是阻止火災(zāi)進(jìn)一步蔓延的重要措施。
熱失控預(yù)警具有較高技術(shù)壁壘。熱失控探測(cè)需要借助傳感器，將探測(cè)到的物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行傳輸，傳感器屬于火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的前端觸發(fā)設(shè)備，是集成了物理傳感技術(shù)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)的高附加值產(chǎn)品，在技術(shù)含量和生產(chǎn)工藝方面均存在較高的技術(shù)壁壘 。
在滅火方面，應(yīng)用的主要有水、全氟已酮、七氟丙烷等介質(zhì)，可以撲滅火災(zāi)并阻止復(fù)燃。其中水降溫效果最好，七氟丙烷滅火響應(yīng)時(shí)間最短。常用作滅火劑的CO2則會(huì)有復(fù)燃現(xiàn)象，并不適合撲滅鋰電池火災(zāi)。
來源：民生證券
600億市場(chǎng)成儲(chǔ)能新藍(lán)海
不過目前隨著強(qiáng)制配儲(chǔ)政策推進(jìn)，驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。截至2021年底，全國已有21個(gè)省級(jí)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(xiàng)目規(guī)制性配儲(chǔ)能比例以及配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)。3個(gè)省份出臺(tái)鼓勵(lì)配儲(chǔ)政策。綜合來看，平均配儲(chǔ)比例約為10%，配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)約為2h。其中，全省或部分地區(qū)要求配儲(chǔ)的省份2021年風(fēng)電光伏裝機(jī)量達(dá)到全國風(fēng)光裝機(jī)量的81%，為儲(chǔ)能裝機(jī)量增加的主要來源。
根據(jù)測(cè)算，2030年電化學(xué)新增儲(chǔ)能裝機(jī)量中國和全球的體量分別為150/600GW，單GW消防產(chǎn)品價(jià)值在1-1.5億之間，則2030年中國/全球儲(chǔ)能消防市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到至少150/600億元。
沈陽消防研究所研究員張穎琮指出，國內(nèi)儲(chǔ)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(chǔ)能電站的消防投入還不夠，換句話說安全意識(shí)還沒有達(dá)到那么高的程度。但隨著我國儲(chǔ)能政策中對(duì)儲(chǔ)能消防的重視和對(duì)安全標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)化，儲(chǔ)能消防在儲(chǔ)能電站中的重要性將進(jìn)一步提升。隨著電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，儲(chǔ)能消防將成為新藍(lán)海。
十?dāng)?shù)家企業(yè)已進(jìn)入儲(chǔ)能消防領(lǐng)域
目前我國有兩家上市公司青島消防、國安達(dá)是儲(chǔ)能消防領(lǐng)域的大拿。
青鳥消防是儲(chǔ)能消防龍頭公司。青鳥消防在互動(dòng)平臺(tái)表示，目前公司在儲(chǔ)能領(lǐng)域已有國網(wǎng)北京懷柔供電公司懷柔科學(xué)城10kV可靠性提升工程、浙交能源儲(chǔ)能及綜合能源管理云平臺(tái)項(xiàng)目、聚通儲(chǔ)能柜項(xiàng)目等典型應(yīng)用項(xiàng)目案例?？紤]到儲(chǔ)能對(duì)于消防要求很高，公司本身布局高端消防產(chǎn)品（芯片自研），公司在該領(lǐng)域市占率將大幅超過傳統(tǒng)通用消防領(lǐng)域，且儲(chǔ)能消防市場(chǎng)盈利能力可能較工業(yè)消防領(lǐng)域的30%凈利率更高。
青島消防表示，按照公司在儲(chǔ)能消防30%市占率來計(jì)算，公司遠(yuǎn)期儲(chǔ)能消防營收有望達(dá)到約50億元左右，按30%凈利率來測(cè)算則凈利潤(rùn)為15億元。
國安達(dá)是在2019年末開發(fā)出適用于特高壓換流站等輸變電設(shè)備的自動(dòng)滅火系統(tǒng)，目前正在拓展新能源儲(chǔ)能站、石化園區(qū)等領(lǐng)域的智慧消防整體解決方案。
就預(yù)警技術(shù)來說，青鳥消防和國安達(dá)預(yù)警技術(shù)針對(duì)的是都是電池模組級(jí)別，滿足規(guī)程要求。其中青島消防的可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)、熱解離子探測(cè)器以及吸入式空氣采樣探測(cè)器等極早期火災(zāi)探測(cè)器亦可應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域的消防報(bào)警解決方案中。
就滅火技術(shù)來說，青鳥消防和國安達(dá)滅火技術(shù)均能實(shí)現(xiàn)PACK級(jí)滅火。根據(jù)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》要求儲(chǔ)能電站滅火要以電池模組為單位，青鳥消防和國安達(dá)目前均能實(shí)現(xiàn)電池模組級(jí)別滅火。
（1）青鳥消防：采用七氟丙烷+細(xì)水霧系統(tǒng)相結(jié)合，可針對(duì)PACK級(jí)、艙級(jí)、簇級(jí)，能有效撲滅鋰電池火災(zāi)并抑制復(fù)燃。青島消防在投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示，當(dāng)前公司旗下正天齊品牌的柜式七氟丙烷及高壓細(xì)水霧滅火裝置已有應(yīng)用于儲(chǔ)能電站等相關(guān)領(lǐng)域的消防滅火系統(tǒng)。
（2）國安達(dá)：采用比全氟己酮、七氟丙烷滅火效能更高、環(huán)保性更強(qiáng)、性價(jià)比更高的多組份混合滅火劑，持續(xù)抑制，惰化抑爆。儲(chǔ)能電站滅火技術(shù)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(zāi)并防止復(fù)燃。
除了青島消防和國安達(dá)，還有鼎信通訊、海灣安全、泛海三江、利達(dá)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(lǐng)域發(fā)揮作用。
資料來源：民生證券、中信證券