在国家“双碳”战略下，由于光伏和风电等新能源的快速发展，电网对调频和调峰资源的需求大幅增加。储能系统在解决新能源消纳、提升电网稳定性和提高配电系统利用效率等方面起着日益重要的作用。特别是电化学储能锂离子系统，由于其适用场景广泛、部署环境要求低，其应用规模正快速增长。然而，随着储能电站的大规模应用，安全问题也成为人们关注的焦点。
在新能源电源侧储能、电网侧储能、大型离网和微网储能电站中，常采用集装箱式储能方案。数万支电芯通过串/并联的方式安装在集装箱内。然而，锂离子电池正负极之间只有一层很薄的隔膜绝缘，电气隔离主要依赖绝缘材料和电气开关。当绝缘材料在高温下碳化成导电材料，或者隔离开关在高压下击穿，或者功率器件开关管在反向高压或浪涌冲击下非正常导通时，储能电站可能出现安全问题。特别是在长期的充放电循环中，尤其是过充、过放、过温状态下，可能导致电芯短路故障和局部失控，任何一个电芯的安全问题都可能引发系统的连锁反应，甚至导致爆炸事故的发生。
为了解决储能电站的安全问题，一方面可以增加绝缘材料和强度，构建类似铜墙铁壁的安全防护设施。然而，这样做会增加电站的成本，不利于储能的大规模推广应用。因此，我们需要从系统方案、材料选型、安防设计等多方面着手，综合考虑安全和成本两个重要指标。目前，储能电站采取的主要安全技术和措施包括：新型模块化储能技术、气凝胶隔热绝缘材料，以及传统的电气保护、热管理和高效消防安全系统等。
首先，模块化储能技术将电池模组与电池管理系统（BMS）一一对应，通过配备电气物理双隔离、故障模块自动退出、电池绝缘失效预警等多重功能，保障锂电池的安全性和可靠性。该技术实现了模块自适应主动均流，支持梯次电池混用和不同品牌电池混用，同时还能进行分期扩容和分钟级维护，从而解决了锂电池在应用中的难题。
其次，气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构的固体材料，被广泛认可为世界上最轻的固体材料，也是新一代高效节能绝热材料。气凝胶具有阻燃性能高、体积轻及用量少等特点，成为动力电池电芯隔热材料的最佳选择。在储能电站中，可以使用气凝胶防火隔热材料来隔离电芯之间以及模组、PACK的上盖。通过将气凝胶封装在PET材料中，可以有效延缓单体之间的热量传递，杜绝影响给其他单体电芯，从而保障电池模组层级的安全。
最后，储能电站的保护分区主要包括直流侧的储能单元保护区、直流连接单元保护区和汇流区，以及交流侧的交流滤波保护区和变压器保护区。相邻保护区之间存在相互重叠的部分，保证了所有电气设备都在保护范围内。根据不同电气设备的特点和故障后的电气量及非电气量的差异，配置不同的继电保护措施。这样的划分和配置建立在保护分区的基础上，充分考虑不同保护区间的差异。
综上所述，储能电站的安全问题需要从多个方面进行解决。新型模块化储能技术、气凝胶隔热绝缘材料以及电气保护等措施都是解决安全问题的有效手段。通过综合考虑安全和成本两个因素，可以实现储能电站的安全运行和大规模推广应用。
直流储能单元的保护配置包括过欠压保护、热保护、过流保护、电压电流变化速率保护和充电保护。而直流连接单元的保护配置包括熔断器、低压直流断路器、低压直流隔离开关以及中跨电池保护。为了避免故障时损失更多的供电容量，对于多储能单元，应尽量分开连接。
对于双向变流器（PCS），其保护配置包括输入侧和输出侧的过欠压保护、过频和欠频保护、相序检测与保护、防孤岛保护、过热保护以及过载和短路保护。
在项目投运之前，兴储世纪的工作人员会对储能设备进行调试。而为了满足项目现场地环境条件和系统运行工况下的正常使用，集装箱通过空调、热管理设计和保温层等方面进行热管理控制。热管理系统可以保证集装箱内的温度，从而保证电池组及配套电气设备的正常运行。
为了降低锂电池在运行过程中的温度，集装箱内的温度控制方案包括实时监测温度、空调制冷与制热功能以及特制的风道降温或升温。
锂电池在运行过程中会受到内部电化学反应和环境温度升高的影响，可能导致热失控和安全问题。而在高寒地区，环境低温会降低电池的充放电能力和效率。
相比铅酸电池，锂电池爆燃起火后火焰更喷射，火源温度更高，同时会释放大量有毒有害气体，因此安全隐患更大。在扑救锂电池火灾时，需及时扑灭明火，降低热失控反应速率，并持续降低锂电池温度，以避免火灾复燃和快速蔓延。
为了消防安全，集装箱内集成了消防装置，包括预警、告警和动作的消防系统装置。该装置包括探测控制器、消防控制箱、声光报警器、温度和盐雾传感器以及全氟己酮气体灭火装置。消防装置应安装在靠近电池组位置的位置上。此外，还采用柜式七氟丙烷灭火器和气溶胶灭火装置来进行灭火。
当烟雾传感器或温度传感器检测到高温火灾故障信号时，集装箱会通过声光报警和远程通信通知用户，并切掉正在运行的锂电池设备。30秒后，消防装置会释放全氟己酮气体进行灭火。集装箱内的逃生门上也需要显著的指示，以提示人员在消防警示信号响起后30秒内离开集装箱。
气溶胶自动灭火系列装置是一种新型的热气溶胶灭火装置，具有高灭火效能和可靠性。它通过化学抑制、物理降温和稀释氧气等作用来迅速扑灭火灾，对环境和人员无毒害。
气溶胶具有三级防火保护功能。它将电池簇作为防护单元，并采用集中式气体探测采样分析系统。通过在每个PACK箱内设置探测器，可以实时监测锂电池内部化学成分的变化。芯片对各种参数的变动情况进行分析计算，有效地抑制和防控电池箱内电芯的火灾，阻止锂电池热失控扩展和储能柜爆炸。一级防护是针对电池模组的消防措施。根据电池模组的尺寸和电芯容量，将气溶胶安装在电池模组中，可以有效扑灭电芯的第一次着火。从内部对电池进行灭火是最有效的方法，可以将热失控损失降至最低水平。二级防护是针对电池机柜的消防措施。将气溶胶安装在电池柜内，防护范围为3m，可以有效扑灭电池柜内的第二次复燃或电气起火。三级防护是针对储能集装箱的消防措施。可以在集装箱内安装气溶胶组，作为整体防护措施，抑制整个集装箱的火情发展。通过一级和二级防护的实施，大大降低了启动三级防护的机会，提高了整体消防安全性。