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結(jié)合氣體傳感器和溫度傳感器,打造儲(chǔ)能電池安全消防預(yù)警裝置及系統(tǒng)方案
日期:2023-05-10   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
目前,全球能源緊缺,新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)在必行,在新一輪能源革命的背景下,儲(chǔ)能作為新能源行業(yè)的新起之星,已在部分區(qū)域內(nèi)建立儲(chǔ)能電站,儲(chǔ)能電站能夠提升配電網(wǎng)對(duì)分布式電源的接納能力,穩(wěn)定電網(wǎng)末端節(jié)點(diǎn)電壓水平,并可作為電網(wǎng)故障或檢修時(shí)的備用電源,在智能電網(wǎng)建設(shè)的變用電環(huán)節(jié)中發(fā)揮巨大作用。在用戶側(cè)也能在作為備用電源的同時(shí),實(shí)現(xiàn)峰谷套利的經(jīng)濟(jì)使用價(jià)值,因此儲(chǔ)能電站的安全性穩(wěn)定性對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性意義重大。

01

新能源面臨新挑戰(zhàn)

安全問(wèn)題不容忽視


隨著我國(guó)碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的提出,新能源在一次能源消費(fèi)中的比重不斷提高,加速替代化石能源。習(xí)近平總書(shū)記在中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議 上指出:要實(shí)施可再生能源替代行動(dòng),深化電力體制改革,構(gòu)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(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能由于具有選址容易、配置靈活等特點(diǎn),是實(shí)現(xiàn)可再生能源消納和保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段,已經(jīng)在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一種新型儲(chǔ)能裝備,兼具較高的功率密度和能量密度,同時(shí)具有壽命長(zhǎng)、可靠性高及環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在電 源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)都具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來(lái),江蘇、河南、湖南、青海和福建等電網(wǎng)側(cè)百兆瓦級(jí)鋰離子電池儲(chǔ)能電站相繼建設(shè)投運(yùn),在平抑新能源電力波動(dòng)、提升清潔能源外送能力、電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和電力輔助服務(wù)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,大容量集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是以標(biāo)準(zhǔn)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(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和配電系統(tǒng)集成在集裝箱內(nèi),以實(shí)現(xiàn)高集成度、大容量和可移動(dòng)的儲(chǔ)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(jī)碳酸酯類化合物,具有閃點(diǎn)低、化學(xué)活性高和極易燃燒的特點(diǎn)。即使在集裝箱設(shè)計(jì)中考慮了防護(hù)措施,仍很難避免由于鋰電池過(guò)充電、過(guò)放電、短路和機(jī)械性破壞時(shí)所導(dǎo)致的儲(chǔ)能電池內(nèi)部熱失控,進(jìn)而導(dǎo)致爆炸、燃燒等連鎖反應(yīng)。由于集裝箱內(nèi)的鋰離子電池采用集成化設(shè)計(jì),當(dāng)某一組鋰電池發(fā)生熱失控后,會(huì)對(duì)周圍的電池產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱沖擊,造成熱失控蔓延,同時(shí)生成大量烷烴類可燃?xì)怏w,可能發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)甚至爆炸事故。近年來(lái),電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全事故時(shí)有發(fā)生,國(guó)內(nèi)外已總計(jì)發(fā)生30多起儲(chǔ)能電站起火事故,造成財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全問(wèn)題成為制約行業(yè)快速發(fā)展的重要因素,越來(lái)越受到社會(huì)各界關(guān)注。

電力升級(jí)

安全先行

02

解決安全問(wèn)題需要技術(shù)創(chuàng)新

技術(shù)升級(jí)緊跟時(shí)代需求


我國(guó)部分研究機(jī)構(gòu)近年來(lái)開(kāi)展了儲(chǔ)能電池火災(zāi)防護(hù)技術(shù)研究、電化學(xué)儲(chǔ)能電池?zé)崾Э貙?shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究等基礎(chǔ)性課題研究。研究主要針對(duì)單體電池及電池模塊級(jí)別,對(duì)鋰離子電池儲(chǔ)能柜、電池簇及儲(chǔ)能系統(tǒng)開(kāi)展的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究較少,相關(guān)安全測(cè)試方法、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚未建立健全。集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)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(zāi),燃燒溫度高,燃燒速度快,撲救難度大。不同化學(xué)體系的鋰離子電池燃燒差異性大,產(chǎn)生大量的有毒、有害煙氣,在燃燒過(guò)程中可能存在爆炸的危險(xiǎn)。鋰離子電池模組中,單體鋰離子電池?zé)崾Э匾l(fā)相鄰電池發(fā)生熱失控的多米諾效應(yīng),當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后造成劇烈燃燒,導(dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)整體失火或爆炸,給消防滅火救援工作帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

去年10月以來(lái)陸續(xù)實(shí)施的《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全技術(shù)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(gè)電池柜至少布置2個(gè)氣體信號(hào)采集點(diǎn),也就是說(shuō)至少有兩個(gè)氣體傳感器模塊參與安全預(yù)警工作。那么作為一種儲(chǔ)能電池安全防護(hù)裝置及系統(tǒng),就需要通過(guò)設(shè)置于儲(chǔ)能電站柜體內(nèi)的氣體濃度探測(cè)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(nèi)快速檢測(cè)多種火災(zāi)信息,通過(guò)多信息對(duì)鋰電池的熱失控狀態(tài)進(jìn)行判斷,并自動(dòng)釋放滅火藥劑進(jìn)行滅火。

現(xiàn)有技術(shù)中儲(chǔ)能行業(yè)消防方案多采用柜式七氟丙烷滅火裝置,對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)所處空間進(jìn)行淹沒(méi)式氣體滅火,而對(duì)于鋰電池?zé)崾Э乇O(jiān)測(cè)預(yù)警,目前主流技術(shù)手段僅僅采用煙霧傳感器采集異常信息,對(duì)于其他的鋰電池?zé)崾Э氐碾[患不能第一時(shí)間檢測(cè)到故障,造成火勢(shì)蔓延形成重大事故。加裝了氣體檢測(cè)模塊的方案提供一種儲(chǔ)能電池安全防護(hù)預(yù)警裝置及系統(tǒng)方案,能夠精準(zhǔn)的檢測(cè)鋰電池的熱失控信息,提高了安全防護(hù)效率。


03

提高安全預(yù)警基線

助力儲(chǔ)能安全的標(biāo)準(zhǔn)線



這種儲(chǔ)能電池安全防護(hù)裝置方案,包括以下單元:

儲(chǔ)能電池預(yù)警模塊單元

氣體檢測(cè)模塊,設(shè)置于柜體內(nèi),用于探測(cè)所述柜體內(nèi)的氣體濃度信息;

溫度傳感器,設(shè)置于電池柜體內(nèi),用于探測(cè)柜體內(nèi)的所述電池模塊的溫度信息;

控制模塊,與氣體檢測(cè)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(tái),與儲(chǔ)能電池安全防護(hù)裝置連接,用于采集并顯示所述儲(chǔ)能電池安全防護(hù)裝置的設(shè)備信息,并根據(jù)設(shè)備信息對(duì)儲(chǔ)能電池安全防護(hù)裝置進(jìn)行集中調(diào)度(設(shè)備信息包括:滅火設(shè)備信息、環(huán)境和火災(zāi)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(nèi)快速檢測(cè)多種火災(zāi)信息,通過(guò)多信息對(duì)鋰電池的熱失控狀態(tài)進(jìn)行判斷,并自動(dòng)釋放滅火藥劑進(jìn)行滅火。消防安全問(wèn)題是影響儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的最重要因素,鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性是個(gè)復(fù)雜的綜合性問(wèn)題。需要針對(duì)集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)消防滅火的特點(diǎn)和技術(shù)需求,從消防安全標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、新型消防技術(shù)及裝置研發(fā)和火災(zāi)早期探測(cè)預(yù)警裝置研發(fā)等方面開(kāi)展系統(tǒng)研究。建立系統(tǒng)、科學(xué)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系及測(cè)試規(guī)范,開(kāi)發(fā)有針對(duì)性的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)消防預(yù)警滅火技術(shù)。提升集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性,促進(jìn)集裝箱式鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在新型電力系統(tǒng)中的規(guī)?;瘧?yīng)用。

原標(biāo)題: 結(jié)合氣體傳感器和溫度傳感器,打造儲(chǔ)能電池安全消防預(yù)警裝置及系統(tǒng)方案
 
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