在喧嚣内卷过后，储能产业忽而倍显疲态，电化学储能的安全风险是一个重要的堵点。尤其在追求极致降本过程中，储能已迈进“大容量”时代，储能电站的经营价值愈加受到安全管理或控制系统方面的限制，增加消防层级的传统安全管理手段已经“捉襟见肘”。在“卷”气盛行的当下，究竟如何平衡储能成本与安全？海内外的火灾事故频发，储能的下一程，该怎么走？也许，还是要回归从电池管理上找答案。
本着“BMS于储能安全之巅，寻求超越”的愿景，高特电子于11月29日举行“探索·共生·向未来”新品发布会，重磅推出新一代BMS、高压箱及故障录波装置，以全新颠覆性的设计，为储能的“新未来”拉开序幕。
储能“新一春”，高度依赖BMS
新能源大基地、能源交易大平台，在清洁能源划时代的发展进程中，储能也必在走向大规模、大容量。伴随314Ah、甚至600+储能大电芯的问世，标准20尺集装箱储能系统的容量也从3MWh迈向了5MWh、甚至7MWh，随之而来的安全风险等级也在同步剧增。中电联的2024年第三季度储能运行数据显示，目前国内已投运电化学储能电站利用率仅有37%，离真正实现设计100%目标还有巨大空间。然而更多从业者对此表示担忧，一旦交易模式、盈利模式窗口打开，储能利用率实现突破，在频繁充放电状态下，储能系统的运行效率、尤其储能的安全性愈加难以掌控。
近半年内，又有超4万多家新注册的企业入局储能。看到许多企业以低价攫取储能市场份额时，资深从业人员往往不只是震惊、更是深感“恐惧”：低价产品是否具有完备的功能？劣质产品的入场一旦发生问题，甚至会威胁到电力系统的运行，令整个储能行业痛失市场。储能“能不能用”也许可以依靠政策疏导，但客户或电力系统“敢不敢用”，才是影响未来储能市场增长的真正要因。而在平衡储能的安全与成本的过程中，BMS电池管理系统将是影响下一代储能系统设计研发的重要因素，因此BMS在储能系统内的含金量与日俱增。BMS的优劣将影响储能系统的安全性；而未来储能的响应能力和收益能力高低，也将取决于BMS的管理能力。
在新品发布会上，高特电子对BMS做出了全新解读：Best、Money-saving、Sensitive。在他们看来，目前的储能安全防护仍面临多重难点，解决之道，则要从“内部感知”出发。
“超感知”BMS，安全更“近”一步
为了助力储能系统实现更低成本、更高集成，储能BMS其实也正在走向“集”致追求。高特独有的一体化CCS设计方案，通过将传统CCS、单线制温度传感器和安全阀传感器集于一体，减少排线，节约成本、降低生产难度和制造风险。同时也可以监测更多电芯参数，提高电芯监测数据的整性和实时性，实现电芯安全预警。随着行业对安全性要求逐步提高，当前储能CCS设计的功能短板也开始显现。作为储能领域第三方BMS的资深专家，高特电子为了寻找“更快、更精准感知温升”的最优解法，选择了自主研发设计内部硬件为突破口。
首先，对于磷酸铁锂电池来说，温度变化是热失控的最直观表现，也是储能安全监控的最重要指标。然而，当前业内储能电池Pack产品设计能力不一，电芯温度传感器的位置存在差异会影响温升感知能力；而受制于行业低价内卷限制，目前业内对储能电芯配置的温度传感器数量有限；而且，传统各种温敏探头均采用外部引线，存在一定失效风险，可能存在测温不准确、成本高等问题；叠加感知芯片接收和传输数据能力受限，最终都会增加电芯热失控和发生火灾的风险。
为此，高特电子推出了重新设计的“超感知”温度传感器。通过采用芯片级塑封封装工艺、内部管脚冗余设计，独特的金属于传导方式，可以更精准检测每个电芯的温度及温度的快速变化状态。通过芯片、镍片与铝巴焊接和方式，实现全金属于传导，助力将温度响应提升3倍，提高温度感知敏感性和精度。从而实现电池温度的快速检测，以达到“更”早期识别风险、安全预警的目标。更重要的是，安全阀状态其实是电芯热失控、发生化学反应的重要依据，但传统设计方案中这部分由于技术难度和成本等方面的原因却未被有效监测，电芯全覆盖更是难上加难。
而高特电子坚持“自动感知”理念，首次将安全阀纳入监测范围，可以提前感知电芯异常状态，并在安全阀打开第一时间报警，比隐患更快一步发出预警信号，比传统舱级气体探测热失控状态提前15-30分钟，为后续启动应急措施预留充分的时间，以“预防、联动、可控”的方式可以实现精准热失控管理，将热失控抑制在明火前的状态，确保不因单电芯热失控而发生热扩散的储能安全事故，将损失降低至最小。基于以上技术和设计的创新，高特电子首次将安全阀状态检测与电压采集、温度采集三大功能集为一体，打造出全球首创的第二代BMS。
不过，随着传感器和传感点位的增加，相关零部件也必然带来成本的增长。而高特电子在自研硬件的技术创新能力的支撑下，同时凭借芯片级的自动化产线提升生产效率、降低人力成本，推动降低全生命周期运维成本，最终实现成本更优的CCS一体化设计。
储能“黑匣子”，排除溯源定责难题
在上述数据全面监测之外，当下储能的安全防护还有另一痛点，就是事故“再发率”相对较高，如韩国即使调整政策也无法阻止阻止事故再发，德国甚至有同一地点连发三起储能火灾的案例。而且，引发储能事故的责任方也无法准确判定。作为一种汇集多种学科、高度集成的设备，电化学储能系统各部件供应商之间推诿责任也无法避免。究其根本原因，是目前储能电站普遍缺少事故追忆设备及手段，这导致故障后事故原因分析、责任认定十分困难。但要知道，航空等领域发生安全事故概率已经极低，因为在“黑匣子”的帮助下，事故原因解读已变得相对容易。储能也急需这种黑匣子，尤其需要事故记忆恢复功能。
作为储能系统最核心的智能大脑，储能BMS已经不仅仅要执行电池状态“观察员”的职责，更要走向“智能化”决策者的身份。因此，高特电子将“故障录波”纳入储能系统。为了深度识别储能安全风险点、辨别事故真因，以及真正实现“极早期”安全预警，高特电子的“故障录波”设备不仅面向BMS，更可以对PCS、消防等储能系统内各核心设备信息进行全面采集记录。超大内存空间，可以存储超3万条故障信息，以及实现毫秒级故障数据存储。同时也可以根据数据智能分析故障原因，甚至可以提前预警，为日常运行中的储能设备排除隐患。
而且，作为储能的“黑匣子”，它首先要保证事故记录的完整性，尤其要保证本身可以抵挡储能火灾和救援过程中各类可能的侵害。高特电子的故障录波设备经过验证，采用了高性能的材料，保障防水、且能抵抗各类冲击。在这样坚强外壳的保护下，储能故障录波装置才能发挥智能安全预警、数据追溯等功能，并为储能电站投资运营商、储能行业新兴的保险业务提供服务。也正因为功能更强、运行更稳定，高特电子的故障录波产品已经得到电科院等机构的高度认可与应用。
“隐形设备”高压箱，守住电气安全关口
拆解真实的储能系统可以发现，BMS虽作为一个独立命名的功能性设备，但其部件是分散在储能系统的多个层级，除了电芯外附着甚至电芯内置的传感器、电池PACK模组的CCS，还有BMS主控单元，它其实位于被称为储能“安全保卫部”的高压箱内，而这一至关重要的部件目前很少受到关注和重视。
高压箱全称是高压电控箱，其内部配有主控板、断路器、断电器件等，主要发挥着故障急停和检修时逐级断开系统的功能，确保电池储能的电气安全。在安全和成本的冲击中，储能高压箱同样也面临着严峻挑战。在大容量电芯和高电压运行情况下，如果高压箱内环境污染恶化，极易造成拉弧现象，导致高压箱被烧毁，最终BMS失效，那么所有的数据监测、安全预警也许都是空谈。为此，高特电子也重点针对高压箱做了全新升级，全球首发的高安全性塑壳一体化高压箱，通过高绝缘性、高耐腐性、高耐热性的材料，保障高压箱稳定工作；而高压箱的分舱设计，则将各主器件之间进行物理分隔设计、杜绝拉弧风险，保障在潮湿、盐雾等恶劣环境中正常运行，避免高压箱引起储能安全事故。
而为了有效控制成本，高特电子将高压箱分为上壳体、主体、下壳体“三明治”分层结构设计，外壳采用了PBT+GF30为原料的注塑工艺， 替代传统标准储能高压箱的钣金结构，在保证产品质量的同时有效减轻产品重量。而且这种设计中将主体元件位置固定，以此降低装配错误风险、简化装配工序、提升装配效率。在以上设计方案下，高特电子的高压箱的重量减少30%、尺寸进一步优化，节省了20%空间，高压箱成本也降低5%~10%，有效助力储能系统的更高能量密度、更高集成度的追求。
结语
BMS不仅穿梭于每一个储能单元之间，更是未来储能实现交互交易的技术生态根基。此次高特电子发布的系列新品已经让业界看到，储能的安全不仅限于单纯的电池管理，更需要更快感知、更高防护、以及历史数据溯源等新功能；面向未来，高特电子此刻的布局将有望助力储能实现更高安全、更优收益、智慧运维的运营模式。
在“高瞻远瞩、特立远行”的愿景下，高特电子在持续深耕和拓展核心技术研发之外，正在追求通过“由外而内”的深入感知，推动储能安全防护技术手段革新。也许，储能未来应用场景、未来市场机遇充满未知，而储能BMS的未来、甚至储能系统的未来，已被高特电子揭晓。
