储能安全风险监测平台的建设及运营实践

摘要：近年来我国对能源的需求不断增加，储能电站建设越来越多。储能电站是可再生能源利用的关键，其安全运行对实现能源结构转型至关重要。然而储能电站具有火灾、产气、触电和废电池回收等安全风险，尤其是热失控和操作不当等因素会引发火灾事故。近年来以锂离子电池为主的储能电站安全事故频发，影响了储能电站市场的进一步扩大。本文就储能安全风险监测平台的建设及运营实践进行研究，以供参考。。

关键词：储能电站；锂离子电池；火灾；安全防护

引言

在工业互联网架构中,储能系统不仅在能源供需平衡中起到了关键性作用,还显著提升了能源利用效率。工业互联网结合了新一代信息技术,具备高度互联、智能化和自动化的特点,为储能系统的优化管理提供了有力的支持。然而,储能系统不仅要应对传统的物理和环境的挑战,还需面对网络空间的多种安全威胁,这可能会影响到系统的稳定性、数据完整性和整体安全性,进而威胁整个能源网络的稳定运行。目前,在电网平衡、可再生能源并网和电力市场交易等应用场景中,储能系统需实时获取、处理和传输大量敏感数据,这使其在工业互联网环境下面临的安全风险更为突出。

1平台建设背景

近年来，随着风电、光伏等新能源的持续大量投运，其间歇性给电网稳定带来巨大挑战，新型储能电站作为调节电力负荷的大型“蓄水池”，对电网调峰起到重要支撑作用。随着新型储能快速发展，制约产业发展的难题日益凸显：在前期设计建设方面，由于各环节割裂，导致设计存在安全隐患、设备选型困难、建设效率不高等问题；在运维管理方面，由于缺乏智能化、信息化、数字化支撑手段，导致运维成本较高、安全隐患明显增加、设备资产管理不闭环；在运营管理方面，社会储能资源缺乏综合调度策略和专业运维经验，导致储能价值未充分发挥，电网安全运行挑战较大，而且缺少储能共享模式，新能源项目主体前期的投资成本也较大。为解决上述问题，储能安全风险监测平台要致力实现对储能产业集中式一体化平台运维管控，推进储能系统安全、有序、健康发展，实现储能与电网平衡发展。

2储能安全风险监测平台的建设及运营措施

2.1火灾危险性定性评估

新型储能系统的火灾风险主要集中在锂离子电池及类似离子电池材料体系电池和电化学超级电容器上。其特定的材料体系与化学性质显著增加了火灾与爆炸的潜在风险，特别是锂离子电池热失控后释放的易燃易爆气体，进一步加剧了火灾的复杂性和危险性。火灾的爆发不仅会造成巨大的经济财产损失，还可能对人员安全构成直接且严重的威胁。因此，对火灾风险的深入辨识与评估，是储能系统设计布局及安全防护策略制定的核心前提。相比之下，液流电池、压缩空气储能、飞轮储能及重力储能等技术，其本体设计在火灾风险方面表现出较低的敏感性。现行GB51048—2014《电化学储能电站设计规范》对于锂离子电池火灾危险性的认识尚显不足，未能充分反映新型储能技术本体火灾风险的特性与复杂性，亟需进一步细化与明确。

2.2接入认证与访问安全

实现真实身份标识构建和认证消息可靠传输,利用IP源地址携带用户标识技术,实现用户身份的标识与认证。例如,可以由地址分配系统将标识和主机标识等信息加密后映射为IPv6地址的后64Bit,加上地址前缀分配给用户,形成用户身份标识。通过对网络设备的流量进行镜像采集,完成安全网中传输流量的实时监测。同时,以对网络监测信息的深度分析为依据,制定多层次流量防护的相关策略,实现终端可控和接入可控,保证对网络资源和用户行为进行严格的约束和控制,以防非授权人员使用授权的资源。实现网管控平台系统整合域间源地址验证功能、网络追溯功能以及主干网相关基础设施和资源,对主干网进行流量监控、设备管理、事件追踪、安全控制等。可以管理配置域间源地址验证系统和设备、网络追溯系统和设备,其对源地址真实性和追溯的能力可以到达自治系统边界或园区网边界；对用户的管控可以达到自治系统或园区网级别；提供与内容监管的接口,实现内容监管与本系统的信息互通。IP源地址携带用户标识技术的具体实现过程如下。（1）真实可信身份ID映射算法。选择RSA加密算法作为身份ID映射算法。首先,使用RSA-1024产生1024Bit的公钥K_pub和私钥K_pri,并使用私钥对用户ID进行加密,得到EID；其次,将EID作为MD5算法的输入,得出128Bit的EID摘要；最后,将128Bit的前64Bit作为IPv6地址的后64Bit的备选,查询数据库是否与已存在的IPv6地址冲突,如果冲突,则回退到第一步,反之,则分配该地址。（2）真实可信身份ID分配系统。首先,用户在申请账户时,需要输入自己的身份证号进行注册,此时数据库实现用户名和身份证号的绑定；其次,当用户登录时,进行用户名和密码的认证,认证通过之后,DHCPv6服务器从数据库中获取用户的身份证号；再次,通过一定的映射算法,将身份证号映射为IP地址的后64Bit回复给主机；从次,客户端获取回复之后配置地址；最后,SAVI交换机建立对应的绑定关系。具体交互过程如下：（1）用户登录时输入用户名和密码,认证客户端向服务器发送认证消息；（2）DHCPv6服务器登录数据库查询,进行用户名和密码的认证；（3）认证通过后,从数据库取出用户身份证号；（4）DHCPv6服务器按照一定的映射算法将用户身份证号映射成为IP地址的后64Bit,加上前缀后将128BitIPv6地址返回给主机；（5）SAVI交换机通过监听DHCP报文建立IP地址和端口的绑定。

2.3储能电站灭火技术

储能电站的灭火技术主要有气体灭火系统和火焰探测与喷淋相结合的灭火系统两种。自动气体灭火系统能够自动监测火灾并释放特定的气体以扑灭火源，具有快速、高效、无损害且适用于密闭空间的特点，该系统通常用于需要对敏感设备或重要资源进行保护的场所[29]。常见的气体灭火剂有七氟丙烷和全氟己酮两种。研究表明七氟丙烷和全氟己酮均能表现出较好的灭火效果，七氟丙烷能迅速扑灭火焰有效控制火势，在灭火后会迅速蒸发，不会留下残留物，但整体上全氟己酮的灭火能力更强、火灾复燃性低且使用安全性较高。火焰探测与喷淋复合系统通过火焰探测器感知火灾，随后自动启动喷淋系统，向火场喷射灭火剂，该系统更适用于较大规模的储能电站。而当电池的热失控难以控制且伴有爆炸风险时，可采取大水漫灌的防护策略，以迅速阻止火势的蔓延。

2.4完善分布式储能系统运维体系

制定和完善分布式储能系统接入配电网的标准和规范，建立完善的分布式储能系统运营管理和维护体系，确保分布式储能系统的安全稳定运行和效益发挥。

结语

新型储能将对电网安全稳定运行和系统灵活调节能力产生深远影响，必须超前做好谋篇布局。构建与现有标准体系协调衔接的新型储能安全标准体系，是推动新型储能产业高质量发展的关键所在。通过这一体系的构建与完善，有望为储能产业的持续健康发展提供强有力的安全保障与技术支持。

参考文献

[1]贾蕗路,刘平,张文华.电化学储能技术的研究进展[J].电源技术,2014,38(10):1972-1974.

[2]汪惟源,朱寰,高正平,等.大规模低成本电化学储能技术及应用研究进展[J].现代化工,2020,40(10):80-85.

[3]李正力,李肖辉,王京.锂离子电池储能电站热失控预警与防护研究进展[J].高压电器,2024(1)：87-99.