文丨北极星储能网
作者丨林桢
今年以来，储能事故数量似有攀升之势。尤为值得注意的是，以往储能安全事故往往发生于户外场所，而今年的储能之火燃到了运输车辆、工厂厂房。随着更多储能应用在城市、人员密集场所，令业内对于储能安全的思考重新回归本源：是否有更安全的技术可以替代当前锂电池？
储能事故转向电池工厂
未来电芯技术引发关注
今年以来多地发生了锂电池工厂着火事故。近日，广东佛山某锂电池厂视频显示，电池冒烟到爆炸仅有90秒，即使人员第一时间采取措施，仍未阻止火势蔓延。韩国华城电池厂大火更是酿成23人遇难惨烈悲剧。可见，传统锂电池安全和灭火仍存在较大挑战。也许，我们应该换个思路寻找适配储能需求的技术路线。
（韩国华城电池厂事故，图源海外媒体）
从储能安全发生的根本原因来看，传统磷酸铁锂的石墨负极会产生锂枝晶，可能引发内短路继而热失控起火，而且石墨具有可燃性可能加速火势蔓延。也正因如此，今年业内外对于固态电池技术极为关注。
不过也正如宁德时代曾毓群所述，固态电池技术发展仍未成熟，商业化仍面临挑战，真正规模化应用可能还要等2027年前后。相对而言，钛酸锂作为已经成熟的技术手段，不失为一种有效的替代方案。
在钛酸锂电池结构中，钛酸锂作为负极材料，具有稳定的三维晶体结构，其电位相对于锂金属更高，即使在充电后期、低温或高倍率状态下，也很难达到还原为金属锂，因而几乎不会析锂或形成锂枝晶。
很多储能项目或电动汽车的火灾案例中，其实都和锂电池充放过程、使用条件相关，过充导致电压超过设计能力会造成内短路引发火灾，过放也会导致电芯内部失衡带来安全威胁。但相对而言，钛酸锂电池本身具有自我保护功能，在发生短路时可由导电相变为高阻相，在一定程度上抑制热失控，并极大降低起火或爆炸的风险。
另外，今年以来美国发生了多起电池运输车辆侧翻起火事故，造成重要道路严重拥堵。可见，外力对锂电池也存在较大安全威胁。今年7月正式发布的储能锂电池安全强制性国家标准GB 44240-2024明确，锂电池需经过各类机械外力严格测试，且保证不起火、不爆炸、不漏液。尤其在针刺这一电池“传统艺能”项目中，以往磷酸铁锂即使没有燃烧起火、也都会发生缓慢冒烟，然而钛酸锂却表现极为优秀，甚至用钢针快速刺穿并在电池中停留一分钟、数天都不会冒烟。在其他测试中，钛酸锂挤压、扭曲变形未发生漏液，垂直切割时也未发生起火爆炸。
（美国洛杉矶长滩港运输锂电池拖车侧翻起火，源自海外媒体视频截图）
（美国加州15号州际高速公路锂电池拖车侧翻起火，图源海外媒体平台）
PACK趋向“精细化”
性能差异将被放大
当然，做好电芯管理只是保障储能安全的基础，一旦电池发生故障，其实还需要从加强后期防控管理。
目前，业内对于储能安全更早期预警的能力呼声越来越高，为此，储能PACK级安全理念逐步普及应用，储能系统内部开始走向更加精细化管理。
根据修订后的新版国标《电化学储能电站设计规范》要求，储能电池PACK包内需要更精准的热管理、和更加密切的探测预警、甚至增加防爆设计等，实现对安全的层层防护。
从热管理来看，业内已普遍过渡进入液冷时代。不过同样在液冷的前提下，各家设计方案不同，最终表现出的温控效果、系统运行效率也会存在差异，很多企业都在试图通过改善液冷管路设计、增加散热面积等手段，以提升散热效果。比如格力钛所采用的“曲浪”式换热水道设计，可以将液冷板流阻减小至27Kpa内，下箱体与水道一体成型的设计，进一步加大了散热面积、提升了换热效果。
作为电芯的替身护卫，BMS其实对电芯状态预警承担着更重要的责任。而PACK级探测需求的提出，其实也意味着储能BMS需要随之改进升级。一方面，对单颗电芯的监测，会增加BMS采集数据；另一方面还要BMS具备更高精度算法，以通过对电芯内部电流电压等数据变化分析，并对潜在风险实现早期预警。
为此，储能企业需要通过更精准电池均衡策略，配合高精度SOX算法动态修正及主动监测安全预警机制，来保障储能电池全生命周期安全可靠。
应用窗口打开
潜在“安全”风险增多
今年9月10日，新加坡阿里云数据中心的锂电池着火，又将储能技术安全话题推向风口浪尖。在医院、银行、数据中心这类应用场景，锂电池备电储能设备本身是作为保障电力供应“安全”的存在，然而一旦锂电池发生问题，不仅业主投资方的“资产安全”难以保证，广大用户的“数据安全”、甚至生命财产都会受损。
尤其近两年，海内外工商业储能爆发。当储能开始走进日常生活，如果储能安全问题无法解决，很多用户可能因恐惧安全风险而产生抵触情绪，增加储能技术推广阻力。
（阿里云新加坡数据中心着火，图源海外媒体）
此外，电网运行“安全”可谓是储能的最终级目标。
近年来，在新能源发电大增趋势下，为保障电网安全平稳运行，电力调频需求激增，并被纳入各地“两个细则”文件、成为各类发电机组必须具备能力之一。为应对这种考核需求，新能源配储能、火电配储能参与调频，已经是大势所趋。
然而，当前业内所采用的磷酸铁锂电池其实更适用于0.25C~0.5C的调峰场景，多数电池产品以1C和2C倍率参与调频时，其寿命衰减速度加快，寿命殆尽后更换电池注定储能需要追加设备投资，而且这种快充快放，也增加了电池发生安全事故的风险。
为了满足应用端的需求，各具优势和短板的储能技术开始了联手合作，“混合储能”应用呈现明显上升趋势。但其实这种混合模式下，会增加能量管理系统负担和电网调度运行难度，相应的运行成本也会增加；而且储能系统复杂性增加了，储能响应速率也会受到影响，在各类电力市场的经济性也可能不达预期。
对比之下，钛酸锂储能技术同时具备直流的柔和性、优异的大倍率功率特性，兼备调频、调压、调相型功能，可以身兼数职成为“以一对多”的存在，成为了“全能型”战士，可以有效应对新型电力系统各类需求与挑战。
钛酸锂本身具有优异的快充快放特性，高达20C的充放电倍率，在应对电力运行高功率响应需求时更具优势。例如格力钛高安全大倍率钛酸锂储能系统，支持4P高倍率充放电，循环寿命还能保证超过2.5万次以上，守卫储能长期运行收益安全。
结 语
作为一种“小而美”的新型储能技术，钛酸锂被引入国内如今已度过12年。尤其在被家电巨头格力集团纳入麾下后，钛酸锂储能应用发展进程明显加快，现有储能产品已遍布全球30多个国家和地区。
目前，钛酸锂储能在超低温高海拔的新能源项目实现了配套，在部分“一机一储”构网型风电项目中，助力实现年发电收益提升6~10%；并且还在广东大湾区横琴电厂、内蒙古乌拉特电厂、山西运城火电厂等分别配合火电机组创下黑启动、调频应用的先例。
而且12年来，格力钛这些储能项目一直在安全稳定运行，保持着储能项目“电池安全零事故”记录。
随着政策不断完善挑战，电力市场化窗口逐一打开，储能已经迎来更广阔的应用前景。这种高安全的钛酸锂或许也会迎来应用新高潮，助力构建新型电力系统、助力保障能源供应安全。
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