文/王成龙

随着全球能源转型的加速,储能作为解决新能源发电波动性和间歇性问题的关键手段,重要性愈发突出。然而,尽管过去几年储能技术取得了诸多突破,产品性能不断提升,市场规模不断扩大,但储能系统的电气安全始终是行业发展的一大挑战。

一方面,储能系统作为“电产品”,其工作环境和运行机制始终围绕电力进行,系统本身也由多个复杂环节组成,这使得电气故障问题在储能系统中更为常见,且容易引发安全隐患。

另一方面,锂电池作为当前主流的储能技术,其本征安全仍未能完全实现。其高能量密度和快速充放电的特性,导致其在面对外部因素,如过充、过放、温度波动等,容易引发热失控、短路或火灾、爆炸等严重事故。尤其是在大型储能项目中,系统的复杂性进一步增加了电气安全保护措施的难度。

现阶段,各大储能厂商都在致力于提升产品的安全性,但不可否认的是,各储能系统的设计、生产和质量控制仍然存在一定差异。而这种差异性也加剧了电气安全隐患的存在,并使得许多项目在实际应用中仍存在保护盲区。

“储能行业的重要挑战是电气安全性,而其本质在于全配电链路的系统性能能否保障。” 施耐德电气能源管理低压业务行业应用与创新业务负责人梁超在采访中表示。

可以说,如何在提升技术水平和扩大市场规模的同时,确保储能系统的电气安全,消除保护盲区,已成为行业最为关注的议题。其中,直流侧的安全隐患,无疑是当前最为严峻的挑战之一。

最大拦路虎:直流侧安全问题

近年来,直流侧的安全问题已经逐渐成为影响储能系统可靠性和安全性的核心难题。与交流电相比,直流电的特性使得其在发生故障时,保护装置切断故障电路的难度相对较大,往往需要更长时间,因此增加了系统失效的风险。另外,与传统电源和负载之间能量单向流动的关系不同,储能系统的电池组既可作为电源进行放电,又能作为负载进行充电,因此其充放电过程中,电流双向流动的变化对保护装置的性能提出更高要求。如果在电池系统设计、管理或维护中出现问题,直流侧的安全隐患便会加剧,例如接触器粘连、熔断器干烧等问题,这些问题往往难以及时发现和处理,增加了电池安全隐患的影响范围。

从行业角度来看,直流侧的安全隐患直接影响了储能系统的稳定性和长期可靠性。这不仅增加了保险和金融机构在储能项目上的风险评估成本,也会影响整个行业的投资信心和市场需求。储能系统如果频繁发生故障和事故,会导致储能电站利用率低下,长此以往储能将沦为沉没资产,这对整个储能产业的发展非常不利。

对于储能设备制造商和项目承包商而言,确保系统的安全性,不仅是技术挑战,更涉及到成本、生产周期和后期维护等多方面的压力。很多企业不得不投入大量的资金和人力,进行设备改进和技术升级,以应对新法规和市场需求的变化。而且,储能安全标准的日益严格,可能导致一些技术较为滞后的设备和企业被市场淘汰,企业面临的竞争压力进一步加大。

再加之国内“136”新政发布后,强制配储的“政策红利”也宣告终结,行业由政策驱动转向市场驱动,储能从“要我装”转向“我要装”。对于项目方来说,主动配置储能以换取更高收益便成为最优的选择,储能电站也开始进入“调用时代”,这就意味着项目不仅需要经济、还更要高质。

在这个背景下,如何保持技术创新和成本优势下,更加高效地解决直流侧安全问题,成为储能企业亟待解决的问题。

荆棘丛生,如何消除保护盲区?

实际上,许多企业和技术开发者已经开始着手解决这一问题,但无论是从技术研发还是从商业模式的角度来看,依然困难重重。

首先,储能系统直流侧的保护方案非常复杂,涉及多个环节,包括电池组、电池管理系统(BMS)和逆变器等,各环节的保护协同与配合成为难点,许多企业通常只专注于某一环节的研发,缺乏对整体系统的深入认识和思考。尤其是在大型储能项目中,系统的电气环境更加复杂。传统的电气保护装置,如接触器和熔断器,无法全面应对大型储能系统高电压、大电流的应用要求。

其次,行业内缺乏统一的标准和规范,导致不同储能厂商在保护装置的设置上存在差异。尽管行业内已有一些国家和地区发布了相关的电气法规和标准,但由于各国市场发展水平的不同,仍存在较大差异。这使得储能企业在全球范围内扩展市场时,面临了合规性和标准化的问题,导致在设计和部署储能系统时,必须针对不同的市场应用,进行技术调整和改进。

再者,储能企业往往面临着资源有限、技术积累不足的困境。许多企业虽然意识到直流侧保护协同的重要性,但由于其自身的技术研发能力和资金投入的限制,难以在短时间内实现技术突破。

在面对这些技术和市场挑战时,储能行业的转型与突破需要更多跨行业、跨领域的合作。单一企业往往难以单独攻克这些复杂的技术难题,行业的整体进步需要企业之间的技术合作与信息共享。同时行业标准的统一也是解决这一问题的关键,只有在全球范围内推动储能安全标准化,才能使各类储能设备和技术得到广泛应用。在这一过程中,选择与具有丰富技术积累和实践经验的企业合作,是解决直流侧安保护盲区问题的有效途径。

作为产业技术的全球领导者,施耐德电气凭借其强大的技术研发能力和在储能领域的深厚积累,成为了推动储能系统安全性提升的关键力量。在SNEC2025展会上,施耐德电气重磅发布“全域保护”技术及直流三元件解决方案,通过直流电器保护协同的策略,树立储能电池系统直流安全保护新标杆。此外施耐德电气携手海博思创共同发布了《全域保护:消除电池储能系统直流保护盲区》白皮书,深入探讨了如何通过低压电器保护协同的策略,为电池直流保护配合提供了清晰的全域保护策略。

全域保护:储能安全的制胜法宝

施耐德电气的“全域保护”技术是专为储能行业量身定制的安全防护解决方案,致力于解决行业长期存在的接触器粘连、熔断器干烧等直流侧保护盲区问题。这一技术方案通过多重创新成果的融合,为储能系统提供了可复制的安全保护方案。

具体来说,施耐德电气的“全域保护”技术通过直流电器保护协同策略,全面提升了电池储能系统的安全性,使得系统在发生故障时能够及时切断故障电路,避免了传统保护装置无法及时切断电路的安全隐患。

“全域保护”技术不仅仅是一个单纯的硬件解决方案,更重要的是它背后的理念创新。通过对储能系统的深度理解,施耐德电气提出了全新的电气保护思路,通过技术、理念和解决方案的三重创新,解决了长期困扰储能行业的电气安全问题。这一方案的推出,标志着储能系统直流侧保护进入了一个全新的时代,成为了行业的技术新标杆。

在储能系统的直流电气保护中,直流三元件保护方案是施耐德电气的一项重要创新。该方案通过协同接触器、熔断器和保护开关设备,形成了一个高效、整体的电气保护体系。在发生电气故障时,直流三元件保护系统能够精准判断故障类型,并快速切断故障电路,防止系统发生过载或其他安全事故。这一技术的优势在于其响应速度和准确性,相比传统的电气保护装置,直流三元件方案能够在极短的时间内识别故障并做出反应,极大地提高了系统的安全性和稳定性。

值得一提的是,除了在技术上持续创新,施耐德电气也在积极推动行业标准化进程。可以看出,随着全球储能市场对直流侧安全保护的需求不断增长,施耐德电气与海博思创共同发布的白皮书,既为行业提供了技术解决方案的同时,又推动了储能安全标准的提升。

全域保护技术是施耐德电气在储能领域创新的生动体现。梁超在采访中指出:“实际上,施耐德电气在新能源领域远不止储能,还广泛覆盖了光伏、公商建、园区等关键应用场景,并构建了完善的产品体系,提供从设计、建造到运营维护的全生命周期解决方案”。

随着全球对储能系统安全性要求的不断提升,施耐德电气将持续深化与国内外合作伙伴的合作,加速创新技术的落地应用,推动全球能源转型,为建设更安全、可靠的能源系统贡献力量。

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