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目前，全球能源緊缺，新能源產業(yè)的發(fā)展勢在必行，在新一輪能源革命的背景下，儲能作為新能源行業(yè)的新起之星，已在部分區(qū)域內建立儲能電站，儲能電站能夠提升配電網(wǎng)對分布式電源的接納能力，穩(wěn)定電網(wǎng)末端節(jié)點電壓水平，并可作為電網(wǎng)故障或檢修時的備用電源，在智能電網(wǎng)建設的變用電環(huán)節(jié)中發(fā)揮巨大作用。在用戶側也能在作為備用電源的同時，實現(xiàn)峰谷套利的經(jīng)濟使用價值，因此儲能電站的安全性穩(wěn)定性對系統(tǒng)的經(jīng)濟性意義重大。

01

新能源面臨新挑戰(zhàn)

安全問題不容忽視

隨著我國碳達峰與碳中和目標的提出，新能源在一次能源消費中的比重不斷提高，加速替代化石能源。習近平總書記在中央財經(jīng)委員會第九次會議 上指出：要實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。隨著新能源成為主力能源，逐步增量替代火電，將給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。儲能由于具有選址容易、配置靈活等特點，是實現(xiàn)可再生能源消納和保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行的有效手段，已經(jīng)在電源側、電網(wǎng)側和用戶側等領域得到應用。

集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)作為一種新型儲能裝備，兼具較高的功率密度和能量密度，同時具有壽命長、可靠性高及環(huán)境適應性強等優(yōu)點，在電 源側、電網(wǎng)側和用戶側都具有廣泛的應用前景。近年來，江蘇、河南、湖南、青海和福建等電網(wǎng)側百兆瓦級鋰離子電池儲能電站相繼建設投運，在平抑新能源電力波動、提升清潔能源外送能力、電網(wǎng)調峰、調頻和電力輔助服務等領域發(fā)揮重要作用，大容量集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)成為未來發(fā)展的趨勢。

集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)是以標準集裝箱為載體，將鋰離子電池、電池管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和配電系統(tǒng)集成在集裝箱內，以實現(xiàn)高集成度、大容量和可移動的儲能裝置。鋰離子電池能量密度高，其電解液的溶劑通常為有機碳酸酯類化合物，具有閃點低、化學活性高和極易燃燒的特點。即使在集裝箱設計中考慮了防護措施，仍很難避免由于鋰電池過充電、過放電、短路和機械性破壞時所導致的儲能電池內部熱失控，進而導致爆炸、燃燒等連鎖反應。由于集裝箱內的鋰離子電池采用集成化設計，當某一組鋰電池發(fā)生熱失控后，會對周圍的電池產生強烈的熱沖擊，造成熱失控蔓延，同時生成大量烷烴類可燃氣體，可能發(fā)生嚴重的火災甚至爆炸事故。近年來，電化學儲能電站安全事故時有發(fā)生，國內外已總計發(fā)生30多起儲能電站起火事故，造成財產損失和人員傷亡。鋰離子電池儲能系統(tǒng)的安全問題成為制約行業(yè)快速發(fā)展的重要因素，越來越受到社會各界關注。

電力升級

安全先行

02

解決安全問題需要技術創(chuàng)新

技術升級緊跟時代需求

我國部分研究機構近年來開展了儲能電池火災防護技術研究、電化學儲能電池熱失控實驗檢測技術研究等基礎性課題研究。研究主要針對單體電池及電池模塊級別，對鋰離子電池儲能柜、電池簇及儲能系統(tǒng)開展的相關實驗研究較少，相關安全測試方法、標準規(guī)范尚未建立健全。集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)電池簇單體數(shù)量多，電池簇并聯(lián)數(shù)量大。單體鋰離子電池一旦熱失控發(fā)生火災，燃燒溫度高，燃燒速度快，撲救難度大。不同化學體系的鋰離子電池燃燒差異性大，產生大量的有毒、有害煙氣，在燃燒過程中可能存在爆炸的危險。鋰離子電池模組中，單體鋰離子電池熱失控引發(fā)相鄰電池發(fā)生熱失控的多米諾效應，當火災發(fā)生后造成劇烈燃燒，導致儲能系統(tǒng)整體失火或爆炸，給消防滅火救援工作帶來巨大的挑戰(zhàn)。

去年10月以來陸續(xù)實施的《電化學儲能電站安全技術要求》，其中在電池管理系統(tǒng)的安全要求中硬性規(guī)定：一個電池柜至少布置2個氣體信號采集點，也就是說至少有兩個氣體傳感器模塊參與安全預警工作。那么作為一種儲能電池安全防護裝置及系統(tǒng)，就需要通過設置于儲能電站柜體內的氣體濃度探測器和溫度傳感器，采集電池模塊的溫度信息和所在空間的氣體濃度信息。在電池PACK層面的小空間內快速檢測多種火災信息，通過多信息對鋰電池的熱失控狀態(tài)進行判斷，并自動釋放滅火藥劑進行滅火。

現(xiàn)有技術中儲能行業(yè)消防方案多采用柜式七氟丙烷滅火裝置，對儲能系統(tǒng)所處空間進行淹沒式氣體滅火，而對于鋰電池熱失控監(jiān)測預警，目前主流技術手段僅僅采用煙霧傳感器采集異常信息，對于其他的鋰電池熱失控的隱患不能第一時間檢測到故障，造成火勢蔓延形成重大事故。加裝了氣體檢測模塊的方案提供一種儲能電池安全防護預警裝置及系統(tǒng)方案，能夠精準的檢測鋰電池的熱失控信息，提高了安全防護效率。


03

提高安全預警基線

助力儲能安全的標準線


這種儲能電池安全防護裝置方案，包括以下單元：

儲能電池預警模塊單元

氣體檢測模塊，設置于柜體內，用于探測所述柜體內的氣體濃度信息；

溫度傳感器，設置于電池柜體內，用于探測柜體內的所述電池模塊的溫度信息；

控制模塊，與氣體檢測模塊和溫度傳感器電連接，用于根據(jù)氣體濃度信息及溫度信息生成滅火指令；

容納滅火藥劑的滅火裝置，與柜體連通，且與控制模塊連接，用于根據(jù)所述滅火指令向所述柜體釋放所述滅火藥劑。

配合智能管理平臺，與儲能電池安全防護裝置連接，用于采集并顯示所述儲能電池安全防護裝置的設備信息，并根據(jù)設備信息對儲能電池安全防護裝置進行集中調度（設備信息包括：滅火設備信息、環(huán)境和火災信息、電池狀態(tài)信息和位置信息）。

在電池PACK層面的小空間內快速檢測多種火災信息，通過多信息對鋰電池的熱失控狀態(tài)進行判斷，并自動釋放滅火藥劑進行滅火。消防安全問題是影響儲能行業(yè)發(fā)展的最重要因素，鋰離子電池儲能系統(tǒng)的安全性是個復雜的綜合性問題。需要針對集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)消防滅火的特點和技術需求，從消防安全標準體系建設、新型消防技術及裝置研發(fā)和火災早期探測預警裝置研發(fā)等方面開展系統(tǒng)研究。建立系統(tǒng)、科學的技術標準體系及測試規(guī)范，開發(fā)有針對性的鋰離子電池儲能系統(tǒng)消防預警滅火技術。提升集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)的安全性，促進集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)在新型電力系統(tǒng)中的規(guī)?；瘧谩?br />
原標題： 結合氣體傳感器和溫度傳感器，打造儲能電池安全消防預警裝置及系統(tǒng)方案