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摘要：隨著鋰離子電池儲能電站的不斷投運，鋰離子電池熱失控火災事故頻發(fā)。為了預防電池安全事故的發(fā)生，保障鋰電池儲能電站安全運行，通過對近期文獻的探討，梳理了鋰電池儲能電站安全綜合評價流程，系統(tǒng)分析了現(xiàn)有的儲能電站安全評價指標并提出新的指標體系，介紹了常用的指標權重賦權方法，詳細闡述了關于儲能電站安全的評價方法，指出現(xiàn)有研究方法的不足，并提出合理化建議，以保障儲能設備及電站的安全可靠運行。
關鍵詞：儲能電站；綜合評價；評價指標；評價方法
新型儲能是建設新型電力系統(tǒng)、推動能源綠色低碳轉型的重要裝備基礎和關鍵支撐技術，是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的重要支撐[1-2]。根據(jù)中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)盟(CNESA)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2023年底，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規(guī)模達3 139萬千瓦/6 687萬千瓦時，其中2023年新增裝機規(guī)模約2 260萬千瓦/4 870萬千瓦時，較2022年底增長超過260%，具有廣闊的發(fā)展和應用前景[3]。
隨著儲能行業(yè)的逐漸崛起和儲能市場的日漸蓬勃，以電化學體系為主的新型儲能存在的安全問題凸顯，嚴重制約了儲能產業(yè)的進一步發(fā)展[4-6]。根據(jù)中國科技網統(tǒng)計報道，2017—2023年期間，全球至少發(fā)生60起儲能電站火災事故。表1統(tǒng)計了部分發(fā)生在2023年的儲能電站火災事故。造成鋰電池儲能電站安全事故的原因是多方面的，結合多起儲能電站的事故原因綜合分析，除了儲能電池的本征安全問題外，缺少有效的安全防護手段和安全管理措施也是造成電站火災的重要原因[8-9]。因此，加快儲能安全技術研究，完善儲能安全管理措施和防護手段，加強安全風險防范意識，已成為當下儲能行業(yè)的重點研究方向。
為了有效提升儲能電站的安全性，加強對儲能電站安全管理，需要定期開展儲能電站安全評價，及時發(fā)現(xiàn)電站存在的風險并進行相應整改。目前，相關的安全檢驗與評價標準以企業(yè)標準(條件)或行業(yè)制定的標準為參照執(zhí)行依據(jù)。國內外相關的儲能電站安全評價技術標準和規(guī)范方面暫不完善，其他相關的文件如《電化學儲能電站安全規(guī)程》(GB/T 42288-2022)、《電化學儲能電站后評價導則》(GBT43686-2024)、《電化學儲能電站運行指標及評價》(GB/T 36549-2018)以及中電聯(lián)發(fā)布的《電化學儲能電站安全性評價規(guī)程》均已發(fā)布，但儲能電站安全評價技術標準方面目前仍處于探索階段，相關高校、儲能研究機構及龍頭企業(yè)等正致力于儲能電站安全評價技術標準方面的研究，為確保儲能電站的安全運行和管理，未來急需完善國際適用的儲能電站安全評價技術標準和規(guī)范，保障儲能電站的安全可靠運行。
由于國內外尚未形成一套完整的儲能電站安全評價標準體系，相關研究多局限于零散指標，指標體系不完整，缺乏表征儲能電站整體運行的指標，還存在指標選擇主觀性強、指標冗余等問題，無法真實反映儲能電站的運行狀態(tài)。此外，指標權重和評價方法也直接影響著評價結果的準確性。指標權重賦權多用于組合賦權法，能結合主觀賦權法的靈活性和客觀賦權法的可靠性。評價方法較多，每種方法的側重點和適用場景各有不同，在綜合評價時需用考慮評價對象的實際情況以及評價方法的可操作性，結合各種評價方法的優(yōu)勢，選擇合適的評價方法。因此，本文將從儲能電站安全綜合評價流程入手，對現(xiàn)有的儲能電站安全指標和權重賦權方法進行綜述總結，并提出新的指標體系，對評價方法進行系統(tǒng)分析，指出各種方法的適用場景以及不足之處，并提出合理的建議，為建立更為完善和全面的安全評價指標體系和評價方法提供參考和借鑒。
表1 部分發(fā)生在2023年的儲能電站火災事故
1 鋰電池儲能電站安全綜合評價基本流程
鋰電池儲能電站安全綜合評價通過多指標來反映儲能電站的整體性能和安全性，確保其在各個方面的穩(wěn)定性和可靠性，其步驟可分為指標體系構建、指標權重賦權、評價方法選擇及評價結果四部分，鋰電池儲能電站安全綜合評價方法流程如圖1所示。
(1)指標體系構建：指標的選取是整個綜合評價過程的難點，要滿足可靠性和現(xiàn)場條件，既要從多維度多層級考慮，也要考慮指標之間的耦合關系，保證選取的客觀性、完整性和科學性。對于可測量指標，要明確指標量化計算方法。對于不可測量指標，應給出具體描述特征[10]；指標權重賦權是綜合評價的重點，各指標的權重直接影響評價結果的準確性。
(2)權重確定：指標權重賦權以組合賦權法為主，即用主、客觀賦權法分別賦權后得到的兩者權重進行合理的組合，得到更為科學和適用的指標權重。
(3)評價方法選擇：評價方法是綜合評價過程的關鍵，評價方法的選擇直接決定了整個綜合評價的適用范圍和應用推廣性，不同類型的評價方法如TOPSIS、模糊綜合評價、云模型等各有優(yōu)缺點，綜合考慮儲能電站運行的特點和評價的側重點，合理選擇評價方法至關重要。
(4)綜合評價與結論：通過選擇的評價方法，結合指標權重計算出最終的評價結果，量化出相應的風險等級并做出結論。
圖1 綜合評價方法流程
2 儲能電站安全評價指標體系
安全評價指標體系是將多個有相互聯(lián)系、相互作用的評價指標按一定層次進行組合的整體，是綜合評價的前提。評價指標體系構建是否客觀、科學和合理，直接影響綜合評價結果的準確性和有效性。
早期安全評價以電池為對象，電池系統(tǒng)的指標以電壓、溫度、電池荷電狀態(tài)(SOC)、電池健康狀態(tài)(SOH)等基本特征參量為主。文獻[11]選取電池電壓極差、電池電壓標準差系數(shù)、電池溫度極差、電池剩余能量狀態(tài)(SOE)極差、功率-SOE相關度和運行充放電效率6個指標建立評價指標體系。文獻[12]采用可重構儲能系統(tǒng)中電池單體、模組的電壓、溫度等實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立電池及模組的安全評估模型。文獻[13]將電池指標分為可測量狀態(tài)量和不可測量狀態(tài)量，可測量狀態(tài)量包括電流狀態(tài)、電壓狀態(tài)和溫度狀態(tài)，測量數(shù)據(jù)涵蓋模組兩端電流、模組功率、模組電壓、單體電池電壓、單體電壓最大差值以及測溫點溫度。不可測量狀態(tài)量包括SOC和SOH。
隨著儲能電站容量和規(guī)模的不斷擴大，單一的電池指標不能全面反映整個電站的安全。鋰電池儲能電站安全指標體系是一個多方面、多層次的問題，需要從電池本體安全、系統(tǒng)安全、環(huán)境影響、故障及事故統(tǒng)計、運維管理、消防設計與配置等多個方面進行綜合考慮。文獻[14]選取鋰電池特性、消防設施、安全管理和人員因素4個一級指標，建立12個二級指標和32個三級指標的鋰電池儲能電站火災風險評價指標體系。文獻[15]從電池運行工況、可靠性指標、運行環(huán)境以及安全監(jiān)控管理系統(tǒng)4個方面選取20個評估指標對儲能電站的安全進行綜合評估。文獻[16]考慮儲能電站的真實運行工況，建立了以電池基本情況、電池使用工況、外部刺激、運行環(huán)境、安全監(jiān)控保護系統(tǒng)和人為因素6個方面建立的風險評價體系一級指標和30個二級指標組成的評價體系，指標體系較為完善，但指標體系難以量化，評價結果也會受影響。
目前，現(xiàn)有的文獻中存在指標體系不完整，缺乏表征儲能電站整體運行的指標，還存在指標選擇主觀性強、應用性差等問題，無法真實反映儲能電站的運行狀態(tài)。本文考慮儲能電站的現(xiàn)場測試條件和指標適用性，在前人的基礎上，提出一種新的指標體系，盡可能包含全部關鍵指標，以提高評價結果的準確性和有效性。指標體系如圖2所示，包括電池運行工況指標、關鍵設備設施指標、能效指標、電力電量指標、運維檢修指標及運行環(huán)境指標6個一級指標和28個二級指標。
圖2 儲能電站安全評價指標
(1)電池運行工況指標
儲能電池作為儲能電站的核心組成部分，其安全性直接影響到整個儲能電站的安全運行。電池在生產、運輸、存儲等各種復雜的工況下存在潛在的危險，包括過充、過熱、短路、碰撞、針刺、擠壓、振動等[17-18]，易發(fā)生熱失控。熱失控過程當中電池內部會發(fā)生一系列不可控的鏈式反應，導致溫度急劇上升，反應過程不僅快速劇烈，還具有一定的蔓延特性，可能會從一個電池單元擴展到整個電池組，最終導致嚴重火災或爆炸，造成巨大損失。熱失控過程還會引起一系列參數(shù)變化，內部溫度迅速上升產生大量氣體，電池表面發(fā)生形變膨脹，當氣體濃度達到某一極限時，安全閥打開釋放出各種氣體，電壓逐漸降至零點[19-20]。選取熱失控過程中變化的溫度、電壓、SOC、SOH和VOC濃度參數(shù)作為指標能夠合理、可靠地表征電池運行工況。
(2)關鍵設備設施指標
儲能電站關鍵設備設施包含電池管理系統(tǒng)(BMS)、儲能變流器(PCS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、監(jiān)控系統(tǒng)和消防設施，它們對儲能電站的安全運行也有著一定影響。BMS作為儲能電站最核心的組成部分，若BMS的設計與制造存在缺陷，將會導致其在監(jiān)測準確性、故障診斷可靠性、控制邏輯合理性等方面存在不足，如BMS發(fā)生傳感器失效、狀態(tài)估計不準確、均衡失效、充放電異常等，可能會引發(fā)電池的熱失控，甚至整個儲能電站的安全都將無法保證[21]。儲能電站的PCS與儲能電池一樣重要，在大規(guī)模應用場景下，PCS本身的功率控制能力和電能質量水平會對儲能系統(tǒng)造成一定影響，隨著儲能電芯向大容量方向發(fā)展，PCS的性能缺陷進一步放大，這也對PCS的安全性提出了更高要求，因此，PCS自身必須具備良好的抗干擾能力和可靠的保護機制[22-23]。能量管理系統(tǒng)(EMS)是儲能電站運行的安全保障，若EMS出現(xiàn)故障，可能會導致控制策略失效，進而影響電池的性能和壽命，還會導致無法及時檢測和處理故障，從而增加設備損壞的風險，甚至可能導致更嚴重的安全事故[24]。儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測電站的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況，確保電站的安全運行。儲能電站所使用的儲能介質多為易燃易爆物質，一旦發(fā)生火災，后果不堪設想，儲能消防系統(tǒng)能夠在火災發(fā)生時及時有效地進行滅火，防止火勢蔓延，降低財產損失，還能為救援人員提供及時的信息支持，確保救援行動的有效性。
(3)能效指標
能效指標包括綜合效率、電站儲能損耗率、站用電率、電站變配電損耗率以及能量保持率。這些指標能夠綜合反映儲能電站的運行效率和能量利用情況，還直接關系到整個電站的經濟性和可持續(xù)性。
(4)電力電量指標
電力電量指標包括運行系數(shù)、利用系數(shù)、出力系數(shù)、備用系數(shù)。這些指標不僅能夠反映儲能電站在新型電力系統(tǒng)中的電力和電量平衡能力，還能反映儲能電站本身的充放電實際運行情況和備用情況。
(5)運維檢修指標
儲能電站投入運營后，開展高質量的運行維護和檢修工作是保證設備安全的前提。運維檢修是對儲能電站的一些關鍵設備開展維護和檢修，包括儲能電池及其系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器、監(jiān)控系統(tǒng)、消防設施等。設備維護是運維管理的重點之一，包括定期檢查設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患；制定設備維護計劃，定期進行設備保養(yǎng)和檢修；建立設備檔案，記錄設備的維護情況和故障處理過程，為后續(xù)維護提供參考[25-26]。重要設備還要定期檢修，及時發(fā)現(xiàn)和排除隱患和故障，提高儲能電站的性能和效率，延長設備壽命，同時保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
(6)運行環(huán)境指標
環(huán)境溫度、濕度、粉塵含量等會對儲能電站的安全運行產生影響。環(huán)境溫度對鋰電池壽命有明顯影響，在高溫環(huán)境下，由于電池中的化學反應加劇，電解液中的鋰鹽會分解，導致鋰電池壽命縮短[27]。同時，熱量還會導致電池內部部件老化和失效，從而損害電池壽命。在低溫環(huán)境下，由于電池內部反應速度變慢，電池中形成的鋰聚集在電極表面，從而導致電化學性能降低[28-29]。高濕度會導致電解液中水分增多，降低電解液濃度，從而降低鋰電池存儲容量，還會導致電極內部材料腐蝕，加速電池老化，影響電池使用壽命[30]。如果儲能系統(tǒng)內部粉塵含量過高，將不利于系統(tǒng)及時散熱，導致運行溫度超標，此外，粉塵還會影響系統(tǒng)設備的絕緣，引發(fā)設備電擊穿和局部高溫[31]。
新的指標體系采用區(qū)間估計層次分析法[32-33]，對評價指標進行精選與簡化。簡化的目的在于避免指標間的冗余，從而提高評價體系應用于實際工程中的有效性，過多的評價指標還會使評價過程中更復雜和費時，通過刪減次要指標可以提升評估模型的聚焦度以保證評估過程的簡潔性。通過精選和簡化后的指標為6個一級指標和28個二級指標，該指標體系能更好地反映出決策者的偏好和決策過程中的不確定性。此外，新的指標體系還考慮了儲能電站的電力電量指標和能效指標[34]，能夠綜合反映儲能電站本身的充放電實際運行情況和運行效率以及能量利用情況。
在眾多指標當中，電池指標是表征儲能電站安全運行的核心指標，電池發(fā)生故障時，電池內部發(fā)生一系列快速劇烈的反應，引起眾多參數(shù)的變化，隨著傳感器技術不斷完善以及高精度新型傳感器的應用，克服傳感器在電池熱失控檢測中的挑戰(zhàn)和限制，結合指標的可靠性和現(xiàn)場條件，未來通過檢測電池參數(shù)的變化表征儲能電站的安全愈發(fā)重要。其次，關鍵設備設施指標對儲能電站的安全運行有非常重要的影響，儲能電站多以“建成”為目標，輕視儲能設備質量與安全把關，設備設施的檢查包括各類測試和運行維護與檢修，若設備設施存在問題，可能會引發(fā)電池的熱失控或者增加設備損壞的風險，甚至可能導致更嚴重的安全事故，乃至整個儲能電站的安全都將無法保證。此外，儲能電站處于快速發(fā)展階段，多數(shù)運維人員運維經驗、技術能力和認識深度不足，對生產廠商依賴度大，對技術監(jiān)督、安全專項檢查、隱患排查治理等運維工作關切點的理解存在偏差，儲能電站還存在安全管理制度不完善，缺少維護檢修計劃等問題，因此，儲能電站安全評價后續(xù)研究還要考慮人為因素指標和儲能電站安全規(guī)章制度相關指標的影響。
綜上所述，電池安全評價指標以基本參量為主，最近的研究表明電池在靜置時內部存在電流，會影響電池安全，儲能電站中電池存在充放電和靜置兩種工況狀態(tài)[35]，在進行安全評價時需要充分考慮電池在這兩種狀態(tài)下影響電站安全的相關因素，并將各個因素歸納整合，建立全面的風險評價體系。儲能電站安全評價指標不僅要考慮電池基本情況和運行工況，還要考慮運行環(huán)境、安全管理設計、消防安全等外部因素，現(xiàn)有文獻中指標的選取大多具有主觀性且指標不完善，缺乏表征儲能電站整體運行的指標，不足以表征儲能電站的安全，因此，在前人基礎上，采用區(qū)間層次分析法剔除弱權重指標，并提出了一套新的評價指標體系，包含6個一級指標和28個二級指標。
3 安全評價指標權重
確定指標權重的方法有主觀賦權法、客觀賦權法和組合賦權法。表2總結了各類權重賦權方法的類別和特點。
表2 指標權重賦權方法
3.1 主觀賦權法
主觀賦權法主要依賴于專家的經驗和知識來確定各指標的權重，這種方法的特點是定性分析指標的重要性，通常通過專家打分、評分等方式進行，主要有層次分析法(AHP)、優(yōu)序圖法、序關系分析(G1)法和德爾菲法。AHP為目前最常用的確定指標權重的方法之一，在整個電力領域應用廣泛，AHP通過對準則層和方案層進行兩兩比較，構造判斷矩陣，將定性指標量化，使決策者更加清晰地理解問題。文獻[36-37]采用AHP計算指標權重，將復雜的評價問題層次化，根據(jù)實際情況，確定出目標層和準則層。其他主觀賦權法，如優(yōu)序圖法、G1法和德爾菲法在電力領域也較為常用。主觀賦權法主觀傾向太強，受專家專業(yè)水平和工程經驗影響顯著，而且綜合評價中當指標過多時，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計量較大，權重計算復雜度增加。
3.2 客觀賦權法
客觀賦權法則是基于數(shù)據(jù)信息來確定權重的方法，這種方法不依賴于專家的主觀判斷，而是通過數(shù)理統(tǒng)計方法來實現(xiàn)，主要有熵權(值)法、主成分分析法、因子分析法和CRITIC法。熵權法是客觀賦權法最常用的方法，能夠客觀地反映各指標在綜合評價中的重要性，避免主觀因素的影響，通過計算各指標的信息熵值來確定指標的權重。文獻[38]根據(jù)往年的歷史數(shù)據(jù)，用熵權法確定指標權重，并結合模型控制預測，實時跟蹤儲能SOC的計劃值。文獻[39]選取電池剩余容量、開路電壓和直流等效內阻作為評價指標，并用熵權法計算指標權重。實際應用中，熵權法將指標作為獨立的存在，忽略了指標間的相關性，同時對數(shù)據(jù)質量和樣本性要求較高。主成分分析法和因子分析法兩者都是通過降維的思想，?用較少的新變量(?主成分或因子)?來概括原始數(shù)據(jù)中的信息，?從而簡化數(shù)據(jù)結構。?CRITIC法主要通過使用標準差來表示指標的相關性對比強度，?數(shù)據(jù)標準差越大，?表明數(shù)據(jù)波動越大，?權重就越高，適用于多指標多對象的綜合評價問題，?能夠消除一些相關性較強的指標影響，?減少指標之間信息上的重疊，?從而得到更可信的評價結果。文獻[40-41]綜合考慮指標間的差異性和相關性，采用CRITIC法確定指標權重。在實際操作中，如何確保數(shù)據(jù)的代表性和準確性?是CRITIC法的主要問題，且當數(shù)據(jù)分布不均和存在異常值時為了提高評價結果的準確性和適用性，還需要結合其他賦權方法進行綜合分析。
3.3 組合賦權法
除了單獨使用主觀賦權法或客觀賦權法外，還可以將兩者結合起來，形成組合賦權法。組合賦權法是目前在指標權重賦權方面應用最多也是最合理的方法，這種方法旨在結合主觀賦權法的靈活性和客觀賦權法的客觀可靠性，既能減少主觀賦權法的主觀性，也會減少數(shù)據(jù)變化導致權重的波動，獲得更為準確和可靠的權重結果。常用的組合賦權法有乘積組合法、矩陣法、方差最小化法和博弈論法。文獻[42]使用矩陣的思想定義主觀權重和客觀權重的重要系數(shù)，根據(jù)重要系數(shù)計算出各指標的綜合權重。文獻[43]采用模糊AHP法和熵權法計算主客觀指標權重，用乘積組合法確定每個評估指標的權重。文獻[44]采用一種改進的AHP方法來計算評價指標的主觀權重，采用熵權法通過歷史數(shù)據(jù)確定各指標的客觀權重，兩者結合可以綜合考慮專家經驗主觀性和數(shù)據(jù)客觀性，基于方差最小化的思想得到最優(yōu)組合權重。文獻[45]采用G1法確定指標主觀權重，從根本上解決了判斷矩陣可能不滿足一致性檢驗的問題，采用CRITIC法確定指標的客觀權重，用博弈論思想將主客觀權重結合，提高評估的準確性和適用性。組合賦權法核心原理是將主客觀賦權法確定的權重重新進行合理性分配，使得綜合評價更加科學合理，權重計算的方法可根據(jù)實際情況更換，并不唯一。
4 綜合評價方法
綜合評價方法可分為主觀評價法、客觀評價法以及其他評價法，主觀評價法包括模糊綜合評價法、VIKOR法等；客觀評價法包括優(yōu)劣解距離法(TOPSIS)、灰色關聯(lián)度法((GRA)、數(shù)據(jù)包絡分析法(DEA)等；其他評價方法如云模型法、DS證據(jù)理論法等在綜合評價中也應用廣泛。
4.1 主觀評價法
模糊綜合評價法的核心思想是將多個因素的影響關系表示為模糊邏輯關系，根據(jù)模糊數(shù)學的隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價，即用模糊數(shù)學對受到多種因素制約的事物或對象做出一個總體的評價，具有結果清晰和系統(tǒng)性強的特點，能較好地解決模糊的、難以量化的問題。王寧等基于實際運行的鋰離子電池儲能電站數(shù)據(jù)，采用模糊綜合評價法對電池整體健康狀態(tài)進行綜合評分。文獻[46]分析影響鋰離子電池組性能的關鍵因素，提出層次權重融合的模糊綜合評價方法來定量評價電池的不一致性。但采用模糊綜合評價法時，高度依賴專家的經驗和知識，使得評價結果具有較強的主觀性，適用性不高，此外不能解決儲能電站安全評價指標間相關造成的評價信息重復問題，顯著影響評價結果的準確性。
VIKOR法能夠綜合考慮決策者的心理偏好，并有效區(qū)分不同方案的差異，其核心思想是選擇一個最接近理想解的替代方案，方法簡單，易于實施。文獻[47]綜合考慮電池運行狀態(tài)、儲能配置經濟效益和電池電網儲能場景適用性，從技術性能、經濟性能和安全性能3個維度建立評價指標體系，采用改進的VIKOR法對電池電網儲能場景適用性進行綜合評價。VIKOR法是一種多屬性決策方法，其核心假設是單一決策者進行評價和選擇，然而，在實際儲能電站評價中，往往需要考慮多個決策者的意見和偏好，可能無法全面反映不同決策者之間的評價結果，影響結果的可信度。
主觀評價法無法避免專家主觀性以及專家決策思維的模糊性，有學者將多種主觀評價法結合使用，以提高評價結果的有效性。文獻[48]針對專家判斷的不確定性，將區(qū)間層次分析法和模糊綜合評價法相結合，降低權重的主觀性，提升評價結果的可行性。文獻[49]也將層次分析法和模糊綜合評價法相結合，但是仍然無法避免專家的主觀臆斷，指標權重的主觀性較大，計算復雜、隸屬函數(shù)確定困難等問題也需進一步解決和完善。
4.2 客觀評價法
TOPSIS法是應用最為廣泛的客觀評價方法之一，通過評估有限個評價對象與理想化目標的接近程度來進行排序，從而確定各評價對象的相對優(yōu)劣,其結果能夠精確地反映各評價方案之間的差距。文獻[15]提出一種改進的TOPSIS法，對儲能電站安全進行綜合評估，與傳統(tǒng)評估方法相比，此方法更能體現(xiàn)各儲能方案間的優(yōu)劣關系。文獻[50]采用組合權重TOPSIS法評價中國鎮(zhèn)江儲能電站的實際運行效果，具有實際工程參考意義。TOPSIS在評價中存在無量綱化方法和距離度量參數(shù)不統(tǒng)一的問題，并且所求最優(yōu)解隨評價環(huán)境和和自身條件的變化而變化，導致評價結果不唯一[51]。
灰色關聯(lián)度法(GRA)和數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)也是綜合評價中具有較強客觀性的方法。GRA法通過分析因素之間發(fā)展趨勢的相似或相異程度，來量化因素間的關聯(lián)程度，計算簡單，在少量數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)質量較差的情況下也能適用。文獻[52-53]采用GRA法對能源系統(tǒng)進行綜合評價，對多種運行方案進行評價和排序，進而選擇最優(yōu)的方案。傳統(tǒng)的GRA法在處理具有相反趨勢的數(shù)據(jù)時存在一定局限性，如在儲能電站中，儲能單元電池失效率與電站的可靠性成反比，而GRA法的關聯(lián)度總為正值，無法體現(xiàn)出指標間的負相關關系。DEA是一種適用于評價多輸入多輸出決策單元的系統(tǒng)評價方法，文獻[54]采用DEA法建立了一個基于網絡定向松弛的模型來評估整個電力系統(tǒng)和系統(tǒng)內部的效率。DEA模型對異常值相當敏感，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的質量和測量誤差都可能影響評價結果的準確性，此外 DEA無法對儲能電站中的電池基本情況、員工技術水平等定性指標進行處理，常與其他評價方法如層次分析法等結合使用，將定性問題轉化為定量問題進行分析。
4.3 其他評價法
云模型法結合模糊數(shù)學和概率論原理，能夠綜合處理定性和定量信息，適用于處理信息具有不確定性和模糊性的復雜評價問題，通過綜合指標風險評價云圖和評價標準云圖進行對比，得出評價對象所處的風險等級，如圖3所示，具有數(shù)據(jù)可視化、評價結果直觀的優(yōu)點。文獻[55]充分考慮多個因素和指標，采用云模型法對電化學儲能系統(tǒng)的工況適應性進行評價，并進行實例分析，檢驗了模型的科學性。文獻[56]提出了一種雙層改進云模型法，實現(xiàn)配電自動化遠程終端單元的狀態(tài)評估，與傳統(tǒng)評估方法的比較，雙層改進云模型法更適合實現(xiàn)配電網中自動化遠程終端單元的狀態(tài)評估。云模型法的計算過程相對復雜，需要進行大量的數(shù)據(jù)處理和參數(shù)計算，可結合層次分析法(AHP)和熵權法等賦權方法使用，還能解決評估指標種類多樣、量化困難和主觀性強的問題。傳統(tǒng)云模型法中評價對象云的生成大多依靠經驗公式，未能很好地反映出實際數(shù)據(jù)隨機性，后續(xù)的研究中還需對云模型法進一步改進。
圖3 云模型評價云圖(修改自文獻[57])
DS證據(jù)理論法能夠處理不確定性問題，在故障診斷方面應用廣泛。文獻[58]采用改進的DS證據(jù)理論法實現(xiàn)油浸式變壓器故障診斷的概率輸出，提高了故障診斷的性能。文獻[59]提出一種基于DS證據(jù)理論的電網故障診斷方法，所提出的診斷方法在故障快速反應、精準診斷定位、可靠決策支持和免人工干預等方面具有良好的應用效果。DS證據(jù)理論法能夠綜合不同專家或數(shù)據(jù)源的知識和數(shù)據(jù)，處理不確定性問題更加靈活，但在處理大量數(shù)據(jù)或高沖突的證據(jù)時，存在計算量大、數(shù)據(jù)沖突等問題。
國內外學者還將不同的評價方法結合起來，克服單一評價法的局限性。文獻[60]采用TOPSIS與灰色關聯(lián)度相結合的評價方法，該評價方法能夠更好地反映評價方案之間的整體性，體現(xiàn)出指標之間的聯(lián)系和區(qū)別。文獻[61]采用基于云模型的改進模糊綜合評價方法對風光儲氫項目進行綜合評價，改進后的評價方法充分考慮了不確定性和隨機性，評價結果更實用。
4.4 評價方法分析
儲能領域綜合評價方面，已有很多國內外學者進行了相關研究，評價體系相對完善，各類評價方法的優(yōu)缺點和適用性如圖4所示。
圖4 評價方法對比圖
相比于主觀評價法，客觀評價法在客觀性和適用性上更好，評價結果更準確，隨著?人工智能的應用和大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，儲能電站的管理運行也趨向智能化，使用算法來評估和預測儲能電站的安全愈發(fā)重要。因此，例如云模型和DS理論論據(jù)之類的算法評估方法得到更為廣泛的應用，評估結果更加真實直觀，適用性也更高。未來，隨著儲能電站數(shù)據(jù)進一步擴大，儲能電站安全評估將結合機器學習等算法進一步實現(xiàn)應用發(fā)展。
針對儲能電站進行綜合評價時，還存在以下問題：
評價方法較多，每種方法的側重點和適用場景各有不同，僅采用主觀或客觀評價法無法解決自身局限性問題，應選擇對主客觀因素都能綜合考慮的主客觀綜合評價方法，考慮評價對象的實際情況以及評價方法的可操作性，結合各種方法的優(yōu)勢，選擇合適的評價方法。
儲能電站還受到電網側帶來的不確定因素的影響，不確定性因素導致的隨機性問題也是儲能電站綜合評價過程中需要克服的問題。
在實際項目安全評價過程當中，主要問題及風險集中在電池本體安全、電池管理系統(tǒng)、電池艙防爆措施、電池防滅火措施和手續(xù)合規(guī)性等方面，后續(xù)的評價研究還要考慮安全規(guī)章制度以及人為因素的影響。
目前，評價方法在儲能電站安全評價過程應用相關研究多見于文獻中，實際應用較少，以某電站為例，根據(jù)現(xiàn)場檢查結果對電站安全風險進行評估，確定風險等級，提出消除或降低風險的管控措施或建議。首先將儲能電站安全風險分為重大風險(分值<70)、較大風險(70≤分值＜80)、一般風險(80≤分值＜90)、低風險(分值≥90)四個等級，其次，將站址與平面布置、儲能系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、運行管理在總分中的權重比分別按照10%、35%、30%、25%執(zhí)行，儲能電站安全風險評估分值采用加權平均計算，總分100分，由各評估項目得分與項目權重比乘積后相加計算得到。
5 總結與展望
隨著儲能產業(yè)的發(fā)展，鋰離子電池儲能安全事故愈發(fā)頻繁，對儲能電站進行安全性綜合評價至關重要，客觀和準確的評價可以有效預防和減少儲能事故的發(fā)生。本文總結了鋰電池儲能電站安全綜合評價流程，詳細分析了儲能電站綜合評價的指標體系、指標權重賦權和各類方法及研究現(xiàn)狀，總結各類方法的適用性及應用場景，得到以下主要結論：
(1)現(xiàn)有文獻中指標的選取大多具有主觀臆斷，對指標的來源及選取的原因并沒有說明，指標選取不全面，缺乏表征整個儲能電站運行的指標，不足以表征整個儲能電站的安全，基于此，提出一套新的評價指標，包含6個一級指標和28個二級指標。此外，指標的選取還需考慮指標間的耦合影響，考慮實際運行當中電池老化以及投運后容量衰減的問題。
(2)指標權重賦權多用于組合賦權法，既能結合主觀賦權法的靈活性和簡潔性，又能結合客觀賦權法的客觀性和可靠性。
(3)安全評價方法眾多，每種方法的側重點各有不同，應選擇對主客觀因素都能綜合考慮的評價方法，根據(jù)需要還可將主客觀評價法結合使用，不同方法的適用場景和計算量各有不同，需結合評價方法的側重點和儲能電站的實際運行情況合理選擇評價方法。
目前，各個評價機構和科研院所采用的評價方法、評價模型和評價標準不盡相同，這導致評價結果存在一定的差異和不確定性，且現(xiàn)有的安全評估技術主要針對傳統(tǒng)的儲能技術如鋰離子電池，對其他儲能技術適用性不高，建立統(tǒng)一的安全評估技術的體系架構和加強安全評估技術對儲能電站整體的適用性也是未來的研究趨勢。未來，指標的建立還需結合各類評價標準和測試項目，篩選出能反映儲能電站運行工況的指標，構建覆蓋多體系、多場景、動靜結合的儲能電站安全評價指標體系，開展覆蓋電池單體-模組-簇-儲能系統(tǒng)-儲能電站的多層級安全評價技術。
