把预警提前了10分钟，熙禾智能专注储能安全预警产业化

文 | 王圆磊

编辑 | 欧阳子琪

对发展新能源而言，储能安全是一个绕不开的话题。

郑州熙禾智能科技有限公司（下称“熙禾智能”）联合郑州大学电网储能与电池应用研究中心，研发出电化学储能早期安全预警系统，推动储能安全预警产业化。

该系统比热失控最快可提前10分钟发出预警信号，对解决电化学储能安全具有突破性意义。

储能现状，无法“扑灭”的安全问题

储能解决的是存电和放电的转化问题。

储能的应用场景越来越多，比如，集装箱式电化学储能系统、建筑内电化学储能系统、通讯塔/站的UPS电源储能系统、工业UPS电源系统、电动船舶，以及和每个人息息相关的新能源汽车。

其中，储能电站建在城市周边，当电能过剩时可以将多余的电存起来，当电能不足时，再释放出来，能缓解用电供需矛盾。

近年来，以锂电池为代表的电化学储能发展迅速，发展锂电池已成为电化学储能的主流路线。

但是，电化学储能存在天然缺点。2017年3月，山西右玉县京玉发电厂1号电池舱发生火灾，未能灭火；

2018年8月，江苏镇江市荣德公司用户侧储能电站发生火灾，灭火系统未启动；

2019年4月，美国亚利桑那州APS电力公司2MWh电网储能意外爆炸，两名消防员被抛出22m；

2021年4月，北京丰台区一处光储充一体化项目发生火灾爆炸事故，造成了人员伤亡；

2022年2月，江西某储能项目在一场雨后发生起火，电池舱剧烈燃烧。

“电化学储能以磷酸铁锂电池为主，以易燃有机溶剂作为电解液的主要成分后，加之锂电池具有放热特性，在过充或快充的情况下，会产生大量的锂枝晶，热量过高后容易引发失火事故。”熙禾智能-郑州大学电化学储能安全实验室领衔专家金阳向36氪河南介绍。

值得注意的是，“由锂电池引发燃烧和爆炸事故后，并不能用传统的消防手段处理。“比如浇水，这只会加剧火势，除非用大量水源，淹没式覆盖火势。”金阳说，“电化学储能一旦着火，就会出现爆炸现象，其燃爆速度呈指数级。”

图：金阳教授。36氪河南拍摄

解决方案，把安全预警提前10分钟

电化学储能系统中常用的磷酸铁锂电池，在热失控早期主要表现为声、气、光现象。在过热和短路情况下，石墨负极产生的锂枝晶会和电池负极的聚合物粘结剂发生反应产生气体，气体不断增多后，压强会不断增大，达到一定压强时气体会冲破安全阀，发出强度较大的特征声音。

实现早期安全预警监测，能提前预警锂电池的隐患在哪儿，为相关人员安全和设备处理留出足够时间。

金阳在美国留学期间，开始了锂电池储能安全方面的研究。

2020年8月，金阳带领研究团队通过搭建的原位光学和气体探测试验平台，经过大量试验论证发现，锂电池热失控前期产生的气体主要是氢气，相比于其它5种气体，氢气能最早被探测到，探测时间比出现浓烟早630秒，比模组起火早760秒。

这项研究成果发表在了国际期刊《焦耳》上，在学界率先提出利用氢气探测锂电池内部有无化学变化，从而判断锂电池的安全性，该研究可实现对电化学储能的早期安全预警。

图：氢气预警研究成果作为《焦耳》期刊封面。受访者供图

这引起了储能安全业界的普遍关注。目前，利用氢气探测锂电池的安全性，这一观点已经被业界接受，国内相关企业也有落地应用。

2022年3月，机械工业出版社出版了中国能源革命与先进技术丛书、储能科学与技术丛书，其中，金阳及团队撰写的专著《锂离子电池储能电站早期安全预警及防护》获得出版并在全国上市发行，成为了“十四五”时期国家重点出版物出版专项规划项目。

熙禾智能为提高技术竞争力，依托“郑州大学百名教授团队助力企业创新驱动发展计划”和郑州大学共同建设了“郑州大学电网储能与电池应用研究中心—郑州熙禾智能科技有限公司电化学储能安全预警实验室”，利用一流的科研力量，专门研究“电化学储能在线监测和预警技术”“电化学储能电站电池安全性和消防预警技术”等全球性前沿技术。

熙禾智能研发的电化学储能安防和预警系统，综合利用声音定位、气体探测等先进技术，最快可提前10分钟发出预警信号，当系统探测到锂电池内部发生化学反应时，会立即切断充电电源，避免火灾发生。

熙禾智能推出的安防和预警系统，对电化学储能电站来说具有突破性意义。

原创应用，熙禾智能做储能安全预警专家

熙禾智能创始人张宁一直聚焦在固废安全预警领域，其创立的建磊科技是国内固废安全预警领域的低调领跑者，他告诉36氪河南，“电化学储能安全预警更有想象空间”。

储能技术主要分为两种，一种是以抽水储能为代表的物理储能，一种是以锂离子电池为代表的电化学储能。在电化学储能中，锂电池技术是最主要的电化学储能技术，占比高达93.9%。预计到2030年，电化学储能安防市场将新增到500亿元，其中储能安全预警成为亟待开发的市场真空。

全球电化学储能市场累计装机规模（2000-2021）

“熙禾智能的安防和预警系统，正在全国推广应用。”

据张宁介绍，国内其他储能安全厂商都是从安防领域进入早期安全预警领域，而熙禾智能聚焦于早期安全预警，金阳教授本身是早期安全预警系统理论的原创者，通过特征气体、温度、烟雾等多参数耦合探测技术，实现对储能电站火灾的精准判断。

36氪河南了解到，熙禾智能的安防和预警系统由电化学储能专用声音定位器、电化学储能专用 H2和CO传感器、气液逸出物图像识别器、电化学储能安全预警智能体、智慧早期安全预警系统平台组成。

图：电化学储能早期安全预警系统架构。受访者供图

其中，专用声音定位传感器能排除噪音干扰，敏感捕捉电池安全阀打开的特征声音信号，及时定位发生安全问题的电池簇；专用气体传感器，能灵敏检测舱内的气体扩散；专用气液逸出物识别器，可向智能体提供关键角度的实时图像；安全预警智能体，能实时获取各传感器的原始数据，接收声音定位传感器的特征强度信号，判断气体浓度越限情况，执行汽化电解液检测程序以及保存历史数据，并上传关键数据到云端，发出警示及联动需求，移动端可接收预警信息及舱内监控画面，并可实时查看各系统运行数据。

随着“碳达峰、碳中和”提上日程，电化学储能也进入到了加速发展阶段。张宁介绍：”熙禾智能目前切入的是储能电站的安全预警，未来，储能应用场景会越来越多，储能将进入园区、社区，和老百姓的生活安全将息息相关，为此我们判断，储能安全预警的应用也会指数级增长，我们非常看好这个市场前景，和郑大金阳团队一起，做好储能安全预警专家。”