¿Riesgos de seguridad en los sistemas de almacenamiento de energía? Estas tres tecnologías pueden reducir los riesgos en un 70 %.
2025-04-14
Frente a la creciente demanda del mercado y a los complejos escenarios de aplicación, los accidentes de seguridad relacionados con el almacenamiento de energía ocurren con frecuencia a nivel mundial, incluidos proyectos que involucran a algunos proveedores de almacenamiento de energía de renombre. Por ejemplo, el 30 de julio de 2021, un incendio se desató en el "Victoria Big Battery" de Australia, el proyecto de almacenamiento de energía con baterías más grande del mundo, que utiliza Tesla Megapack. El incendio quemó durante cuatro días consecutivos antes de ser extinguido.
Este artículo analizará cómo mejorar la seguridad de los sistemas de almacenamiento de energía y aumentar la confianza de los usuarios al instalar dichos sistemas, desde aspectos como la refrigeración líquida de los sistemas de almacenamiento de energía, la advertencia de fuga térmica mediante inteligencia artificial (como la advertencia anticipada de 30 minutos de Huawei), y el diseño a prueba de explosiones.
Parte 1: Principales causas de los riesgos de seguridad en los sistemas de almacenamiento de energía
Los sistemas de almacenamiento de energía son estructuras bastante complejas, que involucran el trabajo coordinado de componentes y sistemas en varios campos técnicos diferentes. Desde la propia tecnología de baterías, hasta los sistemas de conversión y gestión de energía, pasando por los sistemas auxiliares como el monitoreo inteligente en la nube, la protección contra incendios y la disipación de calor, cada parte tiene sus propios requisitos de diseño y características operativas únicas. Estos componentes están interrelacionados y se afectan mutuamente. Los problemas en cualquier eslabón pueden afectar el rendimiento y la seguridad de todo el sistema de almacenamiento de energía.
1. Problemas de las baterías:
Este es uno de los principales causantes de accidentes en las estaciones de almacenamiento de energía. Las baterías pueden experimentar un desbordamiento térmico bajo condiciones de sobrecarga, sobredescarga, cortocircuito interno, alta temperatura, etc., lo que libera una gran cantidad de calor y gases inflamables, provocando incendios o incluso explosiones.
2. Defectos en la gestión del desbordamiento térmico:
El sistema genera calor durante su funcionamiento. Si el sistema de desbordamiento térmico del almacenamiento de energía no puede monitorear y controlar de manera precisa el estado de la batería, como el voltaje, la corriente, la temperatura, etc., no será capaz de detectar y abordar los problemas potenciales a tiempo, y no podrá controlar rápida y eficazmente el fenómeno de desbordamiento térmico de la batería, lo que incrementa el riesgo de accidentes.
3.Diseño de seguridad inadecuado:
Incluye un diseño poco razonable de la estación de energía, como la disposición apilada tipo edificio que resulta en una gran cantidad de baterías concentradas en un espacio confinado, y la falta de separación efectiva contra incendios, instalaciones de lucha contra incendios y planes de emergencia. Una vez que se produce un incendio, es difícil controlarlo rápidamente. Los sistemas de almacenamiento de energía tienen ciertos riesgos de incendio, por lo que deben estar equipados con equipos de extinción adecuados, y garantizar que el área de instalación cumpla con los requisitos de protección contra incendios.
4. Fallo de componentes electrónicos y circuitos:
En los sistemas de almacenamiento de energía se utilizan algunos componentes electrónicos y circuitos, como chips de gestión de baterías, dispositivos semiconductores de potencia, inductores, sensores, buses de corriente continua, líneas de corriente alterna y líneas de control. El uso de componentes y circuitos electrónicos de baja calidad puede impedir el monitoreo y control preciso de los parámetros clave de la batería: afectando la calidad del suministro de energía del sistema, lo que puede dañar el equipo eléctrico conectado a él; proporcionando datos de monitoreo inexactos, lo que confunde la estrategia de control del sistema y haciendo que el sistema no opere dentro del rango de trabajo normal. Esto afectará seriamente la fiabilidad del sistema de almacenamiento de energía y generará riesgos de seguridad potenciales.
5. Instalación y mantenimiento inadecuados:
Personal no profesional, operaciones irregulares, falta de familiaridad con el equipo o no realizar el mantenimiento según las normativas. Por ejemplo, una instalación irregular de las baterías, cableado incorrecto o mantenimiento intempestivo, etc., pueden suponer riesgos de seguridad. Se recomienda realizar una depuración y prueba completas del sistema después de la instalación del sistema de almacenamiento de energía para verificar si todas las funciones son normales.
6. Abuso y envejecimiento:
Los ciclos frecuentes de carga y descarga también aceleran el envejecimiento del sistema de almacenamiento de energía. Métodos de carga y descarga incorrectos, como la descarga profunda y la carga rápida, aumentan la presión y la pérdida dentro de la batería. A medida que aumenta el tiempo de uso, las sustancias químicas dentro de la batería experimentan cambios irreversibles, y la estructura y el rendimiento de los materiales de los electrodos disminuyen gradualmente, lo que provoca una disminución en la capacidad de la batería y un aumento de la resistencia interna, lo que incrementa la inestabilidad y los riesgos de seguridad del sistema. Las baterías envejecidas deben ser monitoreadas de cerca y reemplazadas o mantenidas oportunamente para garantizar el funcionamiento seguro del sistema de almacenamiento de energía.
7. Factores ambientales:
Condiciones ambientales como temperaturas extremas y alta humedad pueden afectar el rendimiento y la estabilidad de la batería, aumentando el riesgo de incendio. Desastres naturales como rayos, inundaciones y terremotos pueden dañar el equipo de las estaciones de almacenamiento de energía y causar accidentes. Al instalar sistemas de almacenamiento de energía, se debe elegir un sitio de instalación seco, bien ventilado, con temperatura adecuada, libre de gases inflamables, explosivos y otros gases corrosivos.
Parte 2: Tres tecnologías que reducen el 70% de los riesgos de seguridad en los sistemas de almacenamiento de energía
1. Avances tecnológicos: doble salto en eficiencia integrada y seguridad
(1). Las baterías de gran capacidad reestructuran la arquitectura del sistema
En 2025, la capacidad de las baterías de almacenamiento de energía entrará en la era del "600Ah+". Las baterías ultra grandes (como las baterías Hi-tech de 1175Ah) lanzadas por empresas como CATL y Haichen Energy Storage impulsarán la capacidad de los sistemas de almacenamiento de energía a más de 8MWh. La capacidad de una sola cabina se incrementa a más de 6MWh, la eficiencia integrada aumenta un 40% en comparación con las soluciones tradicionales, y el costo del sistema se reduce a menos de 0,6 yuanes/Wh.
Las baterías de gran capacidad reducen el número de baterías en un 30%, disminuyen la pérdida de conectores en un 15% y reducen la dificultad de la gestión térmica en un 20%.
(2). La tecnología de refrigeración líquida se convierte en estándar, y la gestión del desbordamiento térmico es inteligente
La tasa de penetración de los sistemas de almacenamiento de energía refrigerados por líquido supera el 60%, y la diferencia de temperatura de la batería se controla dentro de ±2℃, lo que reduce el riesgo de incendio de los sistemas refrigerados por aire en un 70%. La plataforma de advertencia temprana de IA desarrollada por empresas como Huawei, Sungrow y otras puede predecir el desbordamiento térmico con una antelación de 30 minutos con una tasa de precisión del 92%, y reducir los costos de operación y mantenimiento en un 40.
Casos típicos:
El Tesla Megapack 2.0 adopta un diseño de refrigeración líquida total, lo que reduce el ciclo de instalación en un 50% y se adapta a las necesidades de expansión flexible de los parques industriales.
La estación de almacenamiento de energía con batería de flujo líquido de vanadio más grande del mundo (500MW/2000MWh) se puso en funcionamiento en Jiuquan, Gansu, con una eficiencia del sistema superior al 75%.
(3). La tecnología de formación de red redefine el modo de interacción con la red
El almacenamiento de energía con formación de red admite la operación con características de fuente de voltaje, y se espera que su volumen de envíos alcance los 7GW en 2025. Empresas como Huawei, Sungrow y otras han lanzado convertidores de formación de red, los cuales pueden soportar activamente la frecuencia y el voltaje en caso de falla de la red, mejorando la estabilidad de la conexión de la nueva energía a la red en un 30%.
2. Inteligencia: De la "respuesta pasiva" a la "toma de decisiones activa"
(1). Gemelo digital y programación AI
La tecnología de gemelos digitales permite la modelización virtual 1:1 del sistema de almacenamiento de energía y optimiza las estrategias de carga y descarga en combinación con algoritmos de IA. El "Cerebro Energético" de Tencent aumentó los ingresos por arbitraje de pico-valle en un 25% y la precisión de la predicción alcanzó el 95% en el piloto de Guangdong.
Escenario de aplicación:
El sitio integrado de almacenamiento y carga fotovoltaica utiliza IA para ajustar en tiempo real la generación de energía y la demanda de energía, aumentando la eficiencia del sistema al 92.5%;
La planta de energía virtual (VPP) agrega recursos distribuidos de almacenamiento de energía y participa en el comercio de energía al contado, aumentando los ingresos anuales de un solo proyecto en un 20%.
3. Adaptación a múltiples escenarios: de "función única" a "coexistencia múltiple"
(1). Avances en la tecnología de almacenamiento de energía a largo plazo
El costo del sistema de baterías de flujo líquido de vanadio de 4 horas ha bajado a 0.15 usd/Wh, el costo del almacenamiento de energía por aire comprimido es de 0.35 yuanes por kilovatio-hora, y el almacenamiento de hidrógeno ha logrado la regulación de picos estacionales. En la compra centralizada de China National Nuclear Corporation, China Huadian y otras empresas en 2025, el sistema de 4 horas representará más del 60%.
Casos típicos:
El proyecto de "producción de hidrógeno a partir de viento y solar - almacenamiento de hidrógeno en cavernas de sal" de Xinjiang, con un suministro anual de 50,000 toneladas de hidrógeno verde, y un ciclo de almacenamiento de energía extendido a varios meses;
El proyecto de vinculación de almacenamiento nuclear de Guangdong Taishan, utilizando el calor residual de las unidades nucleares para almacenar calor, aumentando la capacidad de regulación de picos en un 30%.
(2). Soluciones personalizadas para escenarios especiales
Centro de datos: Huawei despliega energía de respaldo de hidrógeno para GDS, con una fiabilidad de suministro de energía del 99.999%;
Isla fuera de la red: El sistema "fotovoltaico + almacenamiento térmico de sal fundida" en la isla Dachen de Zhejiang, con una tasa de penetración de energía renovable superior al 90%, y un costo de suministro de energía un 40% más bajo que el diésel.
Parte 3: Desafíos y avances: La "Triple Puerta" de la tecnología integrada
1. Juego de costo y rendimiento
Alta inversión inicial: El sistema de 100MW supera el 1 billón de yuanes, y las pequeñas y medianas empresas prefieren el modelo de arrendamiento;
Diferenciación de rutas tecnológicas: La competencia alternativa entre baterías de sodio y litio retrasa la toma de decisiones, y se necesita orientación política para adaptarse a los escenarios.
2. Problema de sinergia ecológica
Compatibilidad del equipo: La tasa de compatibilidad de los protocolos de comunicación entre marcas es inferior al 60%, lo que aumenta el costo de integración en un 20%;
Falta de estándares: Hay falta de especificaciones de prueba unificadas para la composición de sal fundida y el rendimiento de los materiales de cambio de fase.
3. Riesgos geopolíticos
La Ley IRA de EE. UU. requiere una tasa de localización superior al 50%, y CATL ha reducido sus ganancias en un 30% mediante licencias tecnológicas;
Los aranceles por carbono de la UE aumentan los costos de exportación en un 8%-12%, y las empresas necesitan desplegar capacidad en el sudeste asiático para evitarlo.
Perspectivas futuras: De la "integración de sistemas" al "ecosistema energético"
En 2025, la integración del sistema de almacenamiento de energía presentará tres grandes tendencias:
Integración tecnológica: IA + Gemelos Digitales para lograr "autopercepción, toma de decisiones autónoma y autooptimización";
Reconstrucción de escenarios: Interacción Vehículo-a-Red (V2G) y Economía de baja altitud dan lugar a nuevos modelos de negocio;
Competencia y cooperación global: Actualización de la producción de productos a la "producción dual de Tecnología + Estándar".
Conclusión
En 2025, la integración de sistemas de almacenamiento de energía dejará de ser una simple apilamiento de equipos, y se convertirá en un acoplamiento profundo de "tecnología + inteligencia + escenario". En esta transformación, solo las empresas que aprovechen la mejora de la eficiencia, la sinergia ecológica y el despliegue global podrán convertirse en los líderes del mercado de billones de dólares.
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