电气设备行业碳中和系列点评之八：新能源推动储能电站发展，安全性隐患加速健全行业标准

1 行业及产业 行业研究/行业点评 证券研究报告 电气设备 2021 年 04 月 19 日 新能源推动储能电站发展，安全性隐患加速健全行业标准 看好 ——碳中和系列点评之八 相关研究 证券分析师 张雷 A0230519100003 zhanglei@swsresearch.com 研究支持 陈明雨 A0230120040001 chenmy@swsresearch.com 黄华栋 A0230120050002 huanghd@swsresearch.com 联系人 陈明雨 (8621)23297818×转 chenmy@swsresearch.com 事件：  2021 年 4 月 16 日，北京福威斯光储充技术有限公司储能电站起火并突发爆炸，造成人员伤亡及财产损失。 投资要点：  事故储能电站为直流光储充一体化电站，储能系统整体方案设计对储能电站的安全性至关重要。“集美大红门 25MWh 直流光储充一体化电站项目”在 2019 年 3 月正式投入运营，由北京福威斯油气技术有限公司开发，采用磷酸铁锂储能电池。当磷酸铁锂电池热失控时，电解液中会析出很多易燃易爆的气体，比如一氧化碳、氢气、乙烯、甲烷、乙烷、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等，这些气体与空气混合形成了爆炸性混合物，遇火源即会发生剧烈爆炸。除电池包本身安全性意外，储能系统整体方案设计对储能电站的安全性至关重要，包括 BMS、灭火系统、隔热层、通风系统及应急响应计划等。  我国储能行业标准体系尚待进一步完善。过去几年，无论是国家层面还是各省份层面，从支持政策、配置比例、市场要求、市场化交易机制等多方面对我国储能发展提供支撑。综合来看，目前我国尚处于储能发展初期阶段，各地方政策缺乏统一部署和规划。2020 年 1月，国家能源局综合司印发《关于加强储能标准化工作的实施方案》指出，到 2021 年形成政府引导、多方参与的储能标准化工作机制，推进建立较为系统的储能标准体系，加强储能关键技术标准制修订和储能标准国际化。  实现“碳中和”发展储能势在必行，可再生能源并网储能装机占比快速提升。根据 CNESA统计，截至 2020 年底，中国已投运储能项目中电化学储能的累计装机规模位列第二，为3.27GW，同比增长 91.2%，在各类储能技术中占比 9.2%，相较 2019 年底的 5.3%提升3.9 个百分点。推进源网荷储一体化和多能互补发展要求合理配置储能，对于增量风光储一体化，优化配套储能规模，充分发挥配套储能调峰、调频作用，最小化风光储综合发电成本，提升综合竞争力。2018-2020 年，我国可再生能源并网配套储能占比分别为 11.3%、17.0%、34.6%，可再生能源并网储能配置需求快速提升。  大容量、长寿命、安全性为电化学储能三大技术方向，行业龙头具备先发优势，劣质供应商加速出清。储能电池要求更长循环寿命、更大功率、更高的充放电倍率要求、更高的安全性能、更高的稳定性。储能电站的经济性和安全性的重要度显著提升，行业龙头在技术布局上具备领先优势。2020 年，中国储能技术提供商国内市场前三名分别为宁德时代、力神、海基新能源；中国储能变流器提供商排名国内市场前三名分别为阳光电源、科华、索英电气。  投资建议：储能技术是支撑电力系统清洁化转型的关键技术，长期发展空间广阔。随着电站安全性重要程度提升，技术领先的行业龙头竞争力凸显，劣质供应商有望加速出清。推荐标的：宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、阳光电源、固德威。建议关注：派能科技、南都电源、星云股份、科士达。  风险提示：新技术应用不及预期；储能系统降本不及预期。 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 2 行业点评 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 2 页 共 13 页 简单金融 成就梦想 1. 储能电站安全性引发关注，行业标准尚待完善 事故储能电站为直流光储充一体化电站，项目采用磷酸铁锂电池技术路线。“集美大红门 25MWh 直流光储充一体化电站项目”在 2019 年 3 月正式投入运营，由北京福威斯油气技术有限公司开发，采用磷酸铁锂储能电池。项目分为两期：一期项目建设屋顶光伏1.4MW，储能 12.7MWh，充电车位 24 个，直流双枪充电桩 12 套；二期扩建工程包括屋顶光伏 1.73MW，室外 8MWh 储能及 35 套充电桩（均已安装就位），室内 20MWh 储能电池及相关直流控制及配电设备。项目一期日售电能力超过 4 万度，相当于在城市中心建设完成全新的小型能效电厂。 锂电池热失控时易发生起火爆炸。当磷酸铁锂电池热失控时，电解液中会析出很多易燃易爆的气体，比如一氧化碳、氢气、乙烯、甲烷、乙烷、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等，这些气体与空气混合形成了爆炸性混合物，遇火源即会发生剧烈爆炸。 图 1：城市中心商业综合体大型储能充电站示意图 资料来源：全联新能源，申万宏源研究 储能系统整体方案设计对储能电站的安全性至关重要。以亚利桑那州公用事业服务公司（APS）2019 年储能项目事故调查结果为例，项目采用 LG Chem 专有的 NMC 电芯，储能系统容量共计 2MW/2MWh，配备基于 LG Chem 的 BMS、Novec1230 全淹没洁净气体灭火系统。事故原因主要包括：（1）电池内部故障引发热失控；（2）灭火系统无法pOsRoQvMpOqQsNtQsNqMrQbRaO8OmOqQsQqRlOmMqMkPnMuN6MsQnOvPoNoRvPrMrR 3 行业点评 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 3 页 共 13 页 简单金融 成就梦想 阻止热失控；（3）电芯单元之间缺乏足够的隔热层保护导致级联热失控；（4）易燃气体在没有通风装置的情况下积聚；（5）应急响应计划没有灭火、通风和进入程序。 图 2：APS McMicken 电池储能项目布局示意图 资料来源：CNESA，申万宏源研究 表 1：APS McMicken 电池储能项目事故原因分析 序号 事故原因 详细分析 1 电池内部故障引发热失控。 在随机取样分析中，充分存在金属锂沉积和异常的枝晶生长的证据。它被认为是导致最初电芯故障，以及引发随后热失控的一个原因，这个原因也具有一定科学确定性。但由于15 号电池簇已经严重损坏，因此无法用这一簇的电池去验证金属锂沉积和异常枝晶生长。 2 灭火系统无法阻止热失控。 该项目的消防系统在事故发生时均按设计运行，在第一个电池电压下降的一分钟内，VESDA 烟雾探测系统超过了所有四个报警阈值。在 Novec 1230 灭火剂喷出前，VESDA烟雾探测系统按照设计启动 30 秒倒计时，计时一到才会喷出。此外，项目只采用了洁净气体灭火剂，通常适用于火灾初期，并不能防止或抑制锂离子电池系统的级联热失控。事实上，Novec 1230 洁净气体灭火剂的制造商 3M 公司曾在 2017 年 8 月 NFPA 855 标准起草期间，向起草委员会致信声明过这一点