储能系列二：储能安全升级引领行业高质量发展

在储能安全标准逐渐趋严的背景下，温控和消防系统需求和价值量将显著提升，我们认为系统集成商竞争壁垒有望得到强化。 新国标出台储能安全标准趋严 储能安全新国标将于23年7月正式实施，正式版较征求意见稿进一步趋严，强调电池模块单独配置探测器和持续抑制复燃的重要性。事前预警、系统联动、精准消防和抑制复燃构成安全系统新要求。 消防系统重构有望提升价值量 储能消防系统设计有望迎来主动预警、通讯联动和多级防控三重升级，进而提升储能消防系统价值占比。目前普遍应用的舱级消防方案在整个储能系统中的价值占比为1%-3%左右，未来有望向3%-4%拓展，而随着PACK级方案渗透率逐渐提升，预计价值占比5%-7%的方案亦有望落地。我们测算得2026年储能消防市场空间可达119.8亿元，2022-2026年CAGR为129.8%。 液冷温控渗透率提升扩大行业空间 更先进的消防设计往往与液冷系统相结合。2021年国内储能领域液冷温控渗透率仅为12%，预计2025年有望迅速提升至45%。液冷系统（0.6亿元/GWh）单位价值量高于风冷（0.3亿元/GWh），根据我们的测算，2026年储能温控市场空间有望达167.1亿元，2022-2026年CAGR为89.2%。 对系统安全的重视或将提高集成商竞争壁垒 集成商是储能安全的第一责任人，通过对管理系统的搭建体现电站整体的安全价值。由于对储能系统安全性能的要求日渐提升，集成商在技术、渠道、资金、供应链管理方面的壁垒有望强化，并且随着大型独立储能电站成为项目开发的主流方式，业主对于集成商的选择集中度有望提升。 投资建议 储能温控及消防领域相关标的多为其他相近领域迁移而来，建议关注其中传统业务稳健增长、供应链垂直整合能力更强、和大型储能集成客户绑定更深的相关公司；我们重点推荐储能温控相关企业英维克、同飞股份、奥特佳；储能消防相关企业青鸟消防。系统集成商重点推荐技术储备深厚、渠道资源丰富、获单能力强的科华数据、金冠股份、科陆电子、南都电源； 建议关注金盘科技、智光电气等。 风险提示：政策落地不及预期；中国厂商出海进程不及预期；行业竞争加剧；储能装机不及预期。 投资聚焦 研究背景 储能安全新国标将于23年7月正式实施，储能安全标准逐渐完善并趋于严格，储能安全问题愈发得到行业及各国政府重视，我们认为储能温控及储能消防设备在系统中的单位价值量均有逐渐提升的趋势，以获得相较储能行业整体而言更高的市场空间增速；系统集成商的竞争壁垒有望在安全标准趋严的过程中进一步提升。 创新之处 1）我们认为不应仅根据国内或全球储能装机预期测算储能温控和消防行业的市场空间，还应考虑国内系统集成商在海外市场的渗透情况，以及各温控和消防供应商对于海外集成商的开拓进展，以研判未来市场空间的增长。 2）市场部分观点担心储能集成商的壁垒不强，同质化严重；我们详细分析了储能系统集成商在技术、渠道、资金等方面的竞争壁垒。 核心结论 1）我们预计2022-2026年大型储能电站消防系统单位价值量分别为0.19/0.23/0.30/0.36/0.41亿元/GWh，2026年储能消防市场空间可达119.8亿元，2022-2026年CAGR为129.8%。 2）我们预计2022-2026年国内大型储能电站液冷渗透率分别为15%/30%/45%/60%/70%，2026年储能温控市场空间有望达167.1亿元，2022-2026年CAGR为89.2%。 3）我们认为随着业主由单纯关注初始投资成本转向对系统安全和性能的重视，优质储能系统集成商在技术、渠道、资金和供应链管理方面的壁垒或将增强，行业集中度有望提升。 投资建议 储能温控及消防领域相关标的多为其他相近领域迁移而来，建议关注其中传统业务稳健增长、供应链垂直整合能力更强、和大型储能集成客户绑定更深的相关公司； 我们重点推荐储能温控相关企业英维克、同飞股份、奥特佳；储能消防相关企业青鸟消防。系统集成商重点推荐技术储备深厚、渠道资源丰富、获单能力强的科华数据、金冠股份、科陆电子、南都电源；建议关注金盘科技、智光电气等。 1储能安全性能亟待升级 1.1储能安全事故频发造成严重损失 全球范围内储能火灾事故频发。据我们不完全统计，2017年以来，全球范围内共发生59起以上储能火灾事故。其中2021年以前事故主要集中在韩国，多数由三元锂电池引发，因此减缓了后续韩国储能装机进程，并使得三元电池逐渐退出了储能市场。2021年以后，中国、美国、欧洲、澳洲等储能发展迅速的地区均发生了多起严重事故，造成大量损失。 图表1：全球历年储能安全事故次数 图表2：储能安全事故地区分布 储能系统火灾造成的损失重大。2022年10月15日，韩国重要数据中心锂电池起火断电，导致韩国两大互联网巨头Naver和Kakao中断服务，韩国金融交通运输等几乎所有部门受到严重影响。这场火灾直接令Kakao集团股价下跌4%~5%，市值蒸发约101亿元人民币。储能安全事故还可能造成人员伤亡，2021年4月，北京市丰台区福威斯油气技术有限公司一储能项目发生火灾爆炸，造成1人遇难，2名消防员牺牲，1名消防员受伤。 图表3：韩国数据中心锂电火灾事故 图表4：北京丰台储能火灾事故 储能系统火灾往往会出现复燃，较一般火灾控制难度大。在上述北京市丰台区储能系统火灾事故中，先有人员发现电池柜起火冒烟，但是明火被扑灭后不断复燃，并不时出现爆燃，直到发生爆炸，造成人员伤亡。从发现起火到明火彻底被扑灭耗时近12小时。究其原因，锂电池作为一个能量体，火灾时会引发外短路，而外短路又会促进电池的热失控，形成循环直至能量耗尽，导致储能系统火灾控制难度较一般火灾大。 图表5：电力储能与电动汽车安全性联系与区别 锂电池储能系统火灾的严重性远远大于电动汽车电池火灾。锂电池储能系统由大量的电气系统构成，电气火灾则可能诱发更严重的锂电池火灾。因此，消防安全必须同时考虑电气设备和电池系统的双重安全，才能有效保障储能系统的安全性。而且，储能装置能量比动力电池系统高1-2个数量级，火灾事故影响范围和程度更加严重，安全防控更加复杂，并且缺乏安全标准。 1.2锂电池热管理难度较大 温度是影响锂电池稳定性的关键因素。温度对锂电池稳定性影响主要表现在高温会使电池的内部材料会发生分解反应，导致锂离子通道发生闭塞，引起正负极直接接触、短路，放出大量气体和热量，电池内部压力迅速增加，从而发生如电池鼓包、破裂、泄压阀破裂、铝箔熔化等热失控现象。电池过热是事故演化的核心阶段，电池本体、外部激源、运行环境及管理系统这四类诱发因素都会导致电池过热，从而诱发安全事故。 图表6：锂电池储能系统安全事故诱发因素 温度对锂离子电池的影响主要表现为三个方面： 1）容量衰减：温度越高，锂电容量衰减速度越快； 2）热失控：充放电过程中热量无法散去则会导致热失控，带来连锁反应，造成储能系统热失控，降低电池安全性； 3）低温特性：低温环境下，锂电容量也会随着温度下降而下降。 图表7：锂离子电池热失控机理示意图 锂离子电池有最佳温度、工作温度和可承受温度三类温度区间。可承受温度区间（-40℃-60℃）是锂电电化学性能相对稳定的区间。在此区间内，-20℃-45℃是工作温度区间，会出现电池寿命衰减、抗阻增加、容量下降等问题，但仍能正常工作；10℃-35℃是最佳温度区间，锂电电化学特性表现最佳。 图表8：锂离子电池的三类温度区间 复杂的电池材料和密集系统结构加大储能热管理难度。由于商业化储能锂离子电池采用的是沸点低、易燃有机电解液，其电解质材料热值较高，当电池本体或相关电气设备运行发生故障时，容易引发电池材料热副反应，诱发电池热失控。而且储能系统中大量电池紧密排列在一个空间内，高低倍率交错运行，容易造成热量聚集、温度分布不均匀、电池间温差较大等问题，导致电池的性能、容量和寿命下降，发生连锁反应，甚至引发热失控，诱发安全事故。 图表9：储能系统中大量锂电池紧密排列 随着工作时间越长、放电倍率增大，锂电池放热速率增加。不同放电倍率下锂电表面的温度变化在充电阶段、静置阶段基本一致，而放电阶段，锂电表面温升随着放电倍率的增大而显著增大，放热速率加快。当放电倍率增加至1.5C时，放电阶段锂电温度高达40℃，超出最佳温度区间，可能会诱发热失控。 图表10：锂电池表面温度随放电倍率增大的变化幅度 大容量和高倍率的储能系统成为发展趋势，驱动储能温控和消防需求提升。2021年以来，多项国家、地方政策均鼓励探索建设共享储能，建立“新能源+储能”机制，推动新型储能市场化发展。为应对大规模储能进入市场，多省发布了储能参与的调峰调频辅助服务政策。调频要求储能系统具有高倍率，调峰要求储能系统具有大容量，随着调峰调频需求增长，储能系统产热量将不断上升，储能温控和消防行业有望迎来重要的发展机遇。 1.3新国标提高储能安全要求 储能电站装机容量快速增长，储能安全政策趋严。随着大容量、高倍率的储能系统成为趋势，储能安全问题逐渐被重视。2014年版国标《电化学储能电站设计规范》已很难满足快速发展的储能安全需求，国家标准之外仅有部分企标、团标、地方标准、美标NFPA855、UL9540等作为参考，国内储能安全标准仍需进一步规范。 图表11：储能安全相关标准 新标准对储能安全标准提出更高要求。国家标准GB/T 42288-2022《电化学储能电站安全规程》已正式发布，将于2023年7月1日起正式实施。此前储能安全领域的老国标系2014年发布，在消防领域主要规范了建筑物和设备防火等级、消防水池和砂池的配置，探测和预警方面提出“应设置火灾自动报警系统”和“宜配置感烟探测器和可燃气体报警装置”。2021年出台的新国标征求意见稿，开始引入“自动灭火系统”、“电池模块级消防”、“多系统联动”、“抑制复燃”等概念。此次新国标正式发布，相较征求意见稿进一步趋严，新增了“每个电池模块可单独配置探测器”的表述；“且防止复燃”的表述升级为“持续抑制复燃”。 图表12：新国标与14版国标相比要求更严格 我国电化学储能电站安全政策不断趋严。2022年，多项政策陆续出台，根据国内外电化学储能电站火灾事故的案例，对储能电池的性能、储能系统安全、运行维护安全管理等提出更加详细的规范与标准。 图表13：2022年发布的储能安全相关政策 随着储能安全标准趋严，储能消防和温控系统的重要程度有望显著增强。相比于国外，虽然我国电化学储能电站事故发生较少，但是储能安全标准体系不够健全，缺乏国外政策提到的一些重要规范，比如AS/NZS5139要求电池系统安装在特定位置； UL9540A强调了单个电池储能系统单元火灾缓解方法；NFPA855对于储能系统单元间以及与墙壁的安全距离进行了规定等。由于国内外储能电站事故频发，我国储能安全标准向全球标准靠拢，不断完善趋严，储能消防和温控系统的重要程度有望显著增强。 图表14：国外储能安全政策 2储能消防重要程度有望增强 2.1消防设计策略需要升级 当前储能系统火灾探测及消防设计存在不足。目前预置舱储能电站火灾探测报警系统参照GB 50116《火灾自动报警系统设计规范》，配置使用点型感温和感烟探测器，消防预警系统采用独立的通讯方式，主要存在三点不足： 1）探测部分：配置的点型感温和点型感烟探测器，只有在烟气和温度已经蔓延到舱室后才能起到报警作用，不适用于锂离子电池热失控早期预警，属于电池热扩散事故发生后的火灾报警。 2）火灾抑制部分：在整个预制舱内做淹没式的灭火药剂喷放，灭火药剂无法作用于发生热失控的电池箱内部，不能起到定向扑灭火灾的作用。 3）联动部分：传统消防作为独立运行的系统，无法与BMS或EMS系统通讯形成有效联动。 图表15：传统预制舱储能电站火灾探测及消防设计 新型储能消防系统设计主要包括三个方面：主动预警、通讯联动和多级防控。主动预警需要通过BMS系统对电池日常运行数据进行测量，监控异常电气参数，提前识别出异常电芯或PACK进行更换。通讯联动需