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眾所周知，儲能在電力系統(tǒng)中扮演“存儲”的角色，一般可形象地理解為“巨型充電寶”。最近，在浙江上虞曹娥江經(jīng)開區(qū)一工廠內(nèi)出現(xiàn)了一個超安全“綠色充電寶”，是浙江省“十四五”第一批新型儲能示范項(xiàng)目之一，也是電化學(xué)儲能中的“安全”王者。

12月13日，在金鳳凰新型復(fù)合儲能現(xiàn)場，國網(wǎng)紹興市上虞區(qū)供電公司工作人員對電池單元格進(jìn)行檢查。一個集裝箱大小的“充電寶”正在給車間內(nèi)電氣設(shè)備供電。這個“充電寶”一天兩次充放電，每充滿一次電所儲存的電量可同時(shí)給25輛新能源汽車供電。


金鳳凰新型復(fù)合儲能內(nèi)部

安全，自始至終都是新型儲能發(fā)展的底線。“目前電化學(xué)儲能系統(tǒng)還沒有達(dá)到本質(zhì)安全的目標(biāo)，管控不當(dāng)?shù)脑挻嬖谝欢ò踩[患。”中科院電工研究所儲能技術(shù)研究組組長陳永翀說道。“高安全、低成本、可持續(xù)”是所有新型儲能技術(shù)發(fā)展的共同目標(biāo)，《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》中提出要突破儲能全過程安全技術(shù)，包括電化學(xué)儲能系統(tǒng)安全預(yù)警、高效滅火及防復(fù)燃等關(guān)鍵技術(shù)。

近年來，電化學(xué)儲能成為增長最迅猛的儲能方式，具有建設(shè)周期短、電能保存時(shí)間長、充放電速度快等優(yōu)勢，推動新型儲能發(fā)展逐步邁入“快車道”。然而，其配套的消防系統(tǒng)卻發(fā)展緩慢，對電池儲能艙安全穩(wěn)定運(yùn)行再次提出挑戰(zhàn)，因此必須尋求一條全新的破局之道。

為了讓“硬核科技”實(shí)現(xiàn)安全著陸，國網(wǎng)紹興供電公司聯(lián)合中國科學(xué)院、北京化工大學(xué)等五家單位開展“鋅鎳空液流電池高通量測評與儲能示范”課題的研究，深入研討學(xué)習(xí)鋅鎳空液流電池儲能項(xiàng)目相較于傳統(tǒng)的鋰電池等電化學(xué)儲能項(xiàng)目所具備的優(yōu)勢，為區(qū)域新型儲能長遠(yuǎn)發(fā)展謀劃新思路。


供電員工正在儲能單元艙內(nèi)檢查設(shè)備

研究發(fā)現(xiàn)，鋅鎳空液流電池具有循環(huán)次數(shù)多、安全性高、整體可回收利用、對環(huán)境友好等特點(diǎn)，同時(shí)鋅鎳空液流電池儲能模塊工業(yè)化量產(chǎn)后將具備較明顯的成本優(yōu)勢。

經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)支撐，可知在鋅鎳空液流電池的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，若電池存在熱失控預(yù)警狀態(tài)，利用新型儲能技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部安全可控；若存在電池?zé)崾Э夭豢煽睾螅〉萌录夹g(shù)突破并獲得相應(yīng)專利的外部消防措施也將發(fā)揮“安全衛(wèi)士”的作用，筑牢電化學(xué)儲能安全屏障網(wǎng)，可謂將安全進(jìn)行到底。


供電員工用專業(yè)設(shè)備檢測系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運(yùn)行

“我們聯(lián)合供電公司經(jīng)過多次研討和技術(shù)交流，最終在國內(nèi)首次創(chuàng)新應(yīng)用‘可聯(lián)動電池管理系統(tǒng)（BMS）、消防機(jī)器人、管網(wǎng)噴淋系統(tǒng)’三種消防安全技術(shù)，精準(zhǔn)擰緊了電化學(xué)儲能安全閥。”浙江金鳳凰儲能科技有限責(zé)任公司副總經(jīng)理王志剛介紹。

可聯(lián)動電池管理系統(tǒng)：敏銳感知

“首先，我們需要一個‘監(jiān)控’幫忙監(jiān)測艙內(nèi)電池的溫度，若有異常能夠及時(shí)反饋，而可聯(lián)動電池管理系統(tǒng)（BMS）正好能夠發(fā)揮此作用。”國網(wǎng)紹興市上虞區(qū)供電公司運(yùn)檢發(fā)展部主任蔣春鋒解釋，整個系統(tǒng)主要由溫度探頭、紅外測溫探頭和有害氣體傳感器組成，同時(shí)相鄰兩節(jié)單體電池連接排上還設(shè)有溫度傳感器。系統(tǒng)還設(shè)置了溫度預(yù)警門限，一旦發(fā)現(xiàn)異常后，便采用降功率和斷電的方式切斷電池能量傳遞路徑，有效降低電池過溫、過充或過放導(dǎo)致的熱失控風(fēng)險(xiǎn)。


BMS

Step.2

消防機(jī)器人：精準(zhǔn)降溫

當(dāng)單體電池發(fā)生熱失控時(shí)，可聯(lián)動電池管理系統(tǒng)（BMS）即“第一道安全閥”會把存在異常的電池位置信號反饋給消防機(jī)器人，消防機(jī)器人通過內(nèi)部計(jì)算，精準(zhǔn)定位找到異常電池所在的位置，對其持續(xù)噴淋高壓細(xì)水霧或二氧化碳半小時(shí)以上，進(jìn)行物理降溫吸能處理，為電池降溫提供雙重保障。

“不僅如此，消防機(jī)器人的控制系統(tǒng)還設(shè)有一個例行調(diào)試程序，每個月進(jìn)行一次巡檢，實(shí)現(xiàn)其日常巡檢記錄功能，可進(jìn)一步提高儲能站安全性。”浙江金鳳凰電器有限公司副總經(jīng)理杜宏補(bǔ)充道，目前該消防機(jī)器人已獲得專利，標(biāo)志著浙江地區(qū)在提升電化學(xué)儲能安全性上又邁出了堅(jiān)實(shí)而厚重的一步。


消防機(jī)器人

Step.3

管網(wǎng)噴淋系統(tǒng)：全面出擊

當(dāng)電池單元艙內(nèi)有多處電池單體發(fā)生熱失控，確有電氣火災(zāi)發(fā)生不可控時(shí)，便啟動“第三道安全閥”也是最后一道消防防線，通過外部消防栓供水，開啟管網(wǎng)噴淋系統(tǒng)，持續(xù)給儲能艙內(nèi)噴水降溫，直至滅火。


管網(wǎng)噴淋系統(tǒng)

金鳳凰新型復(fù)合儲能項(xiàng)目中創(chuàng)新應(yīng)用鋅鎳空液流電池作為儲能電站的儲能單元，可有效簡化系統(tǒng)、提升系統(tǒng)安全性，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體回收利用。同時(shí)，這也意味著國網(wǎng)浙江電力正在努力突破傳統(tǒng)電化學(xué)儲能高安全性清潔低碳發(fā)展的技術(shù)瓶頸，不斷向著空白處挺進(jìn)。

原標(biāo)題：三步擰緊電化學(xué)儲能安全閥