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8月9—10日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會聯(lián)合中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計院有限公司、西安北大科技園、中國科學(xué)院電工研究所儲能技術(shù)組、深圳市科陸電子科技股份有限公司等單位聯(lián)合主辦“第二屆全國發(fā)電側(cè)儲能技術(shù)與應(yīng)用高層研討會”在陜西西安金磐酒店舉行。來自政府主管部門、能源監(jiān)管部門、行業(yè)專家、設(shè)計院、新能源發(fā)電業(yè)主單位、電力公司、系統(tǒng)集成商、項目承包商、投融資機(jī)構(gòu)等單位的260余位嘉賓出席了本次研討會。

主辦方邀請到國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究中心感知技術(shù)研究室主管范元亮就“預(yù)制艙儲能系統(tǒng)一體化安全管控策略”做主題報告，以下為其本人發(fā)言主要內(nèi)容。
 

 

 

范元亮

各位領(lǐng)導(dǎo)上午好！我介紹一下具體在做的事，匯報內(nèi)容分為三部分：

一、介紹一下電力儲能安全問題。我們提出要加快“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，發(fā)揮變電站資源的作用，發(fā)展一些數(shù)據(jù)中心綜合服務(wù)，以變電站為節(jié)點做新業(yè)務(wù)模式。提出多站融合概念以后，有變電站、儲能站、數(shù)據(jù)中心站、充電站，以后三流合一，導(dǎo)致服務(wù)對象多元，設(shè)備也增加了，運營管理也變得復(fù)雜，服務(wù)對象也不一樣，如包括電動車充電、移動運營商，還有為互聯(lián)網(wǎng)公司提供數(shù)據(jù)服務(wù)等，導(dǎo)致多站融合對社會的影響也比較大。

 

 

 

會議現(xiàn)場

把儲能電站引入變電站，服務(wù)對象多元，安全這一塊顧慮會比較多一點。以鋰離子電池為主的化學(xué)儲能系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于源、網(wǎng)、荷等環(huán)節(jié)，2018年我國電網(wǎng)側(cè)儲能裝機(jī)規(guī)模接近40萬千瓦。2017年至今，韓國發(fā)生23起電化學(xué)儲能站火災(zāi)事故，我國公開報道3起，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)和人身安全。儲能系統(tǒng)電池串并聯(lián)數(shù)量多、規(guī)模大，安全風(fēng)險和影響比電動汽車電池更加嚴(yán)重。安全事故時有發(fā)展，特別在多站融合前提下對安全更有擔(dān)憂。

目前儲能電站一般采用常規(guī)電氣設(shè)備消防設(shè)計，消防措施并非是針對電池火災(zāi)而配置，新上消防措施的實效性也未得到驗證。

電氣設(shè)備消防措施比較多，如七氟丙烷一種以化學(xué)滅火為主兼有物理滅火作用的氣體化學(xué)滅火劑，對于撲滅電池火災(zāi)的明火具有較好的效果，因此被廣泛應(yīng)用于儲能集裝箱/儲能電站，滅火效能還需有效檢驗。

1230 也在用，具有良好的吸熱特性，可以通過對發(fā)生火災(zāi)的電池進(jìn)行降溫達(dá)到滅火的效果。容易氣化，短時間內(nèi)即揮發(fā)完畢，無法對發(fā)生火災(zāi)的電池持續(xù)降溫，對于電池復(fù)燃的抑制效果有限。

熱氣溶膠對于電池燃燒具有氣相化學(xué)抑制作用，同時，對于燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)也具有抑制作用，從而達(dá)到滅火的效果。熱氣溶膠對于發(fā)生火災(zāi)的電池不具備降溫的作用，對于電池復(fù)燃的抑制效果也有限。

細(xì)水霧主要是氣相冷卻機(jī)理，通過霧滴微粒的快速蒸發(fā)，降低電池噴出熱解氣體和電池本身的溫度，中斷電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)和熱解氣體的燃燒爆炸。初爆時可以有效控制電池的熱失控發(fā)生。在燃爆時，由于內(nèi)部不斷產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)放熱，并釋放大量高溫氣體和煙霧顆粒，阻礙細(xì)水霧的抑制效果，在現(xiàn)有條件下很難控制電池間的熱量傳播形成失控。

二、介紹一下電力儲能電池安全問題原因分析，電池受到電激因素、熱激因素、外破因素導(dǎo)致一些化學(xué)反應(yīng)，自身是產(chǎn)熱的，從100多度慢慢到燃爆階段300到500多度，甚至更高。造成儲能電站火災(zāi)的原因多樣：保護(hù)設(shè)計不合理、操作管理不善、安裝缺陷；BMS缺陷，PCS與BMS協(xié)同不合理等，電池未構(gòu)成失火的起因。但是未能對電池自身熱失控與BMS故障起火引燃電池及時預(yù)警，并采取相應(yīng)的安全管控措施，最終導(dǎo)致火情蔓延和事故擴(kuò)大。

電池的初期火災(zāi)一旦蔓延并大范圍擴(kuò)散，當(dāng)前消防措施難以撲滅，對于初期火災(zāi)必須采用快速感知，定向精準(zhǔn)滅火的策略，迅速滅火并采取措施長時間抑制電池復(fù)燃。另外，使用環(huán)境對電池性能演變影響大，出廠前的檢測不能確保使用過程中的安全性，規(guī)避不安全行為，提高電池?zé)峋庖彩侵陵P(guān)重要。?？傮w上，障電力儲能系統(tǒng)安全要從加強(qiáng)電、熱、運維管理、防護(hù)、消防等基本措施做起，抑制電激、熱激、外破等因素促發(fā)電池?zé)崾Э亍⒒鹎槁雍褪鹿蕯U(kuò)大。

三、預(yù)制艙儲能系統(tǒng)一體化安全管控策略。相對于站房式建筑：預(yù)制艙可以定義為設(shè)備，在建設(shè)領(lǐng)域可縮減審批環(huán)節(jié)；預(yù)制艙結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小，適應(yīng)儲能系統(tǒng)多樣化的應(yīng)用場景；預(yù)制艙可實現(xiàn)“工廠化預(yù)制，模塊化建設(shè)”，縮短建設(shè)周期；各艙體之間相對獨立，一旦發(fā)生事故，可將影響控制在有限范圍內(nèi)。

預(yù)制艙儲能系統(tǒng)一體化安全管控策略，主要是從五個方面考慮：首先是熱失控的問題，越早發(fā)現(xiàn)越好，這個時候可以采用物理降溫方式，控制它往燃爆方向發(fā)展。另外是加強(qiáng)電管理，包括SOC、SOH、SOP等，基于大量實驗數(shù)據(jù)做人工智能算法，進(jìn)行狀態(tài)估計，在使用過程中用算法進(jìn)行優(yōu)化。另外是在熱管理，我們把冷卻介質(zhì)和滅火器深入到一些模組里面去，既可加強(qiáng)熱管理，也可以達(dá)到冷卻效果。在防護(hù)這塊，利用相關(guān)的電池阻燃隔熱方式。在消防這塊，采用氣液復(fù)合方式降溫且抑制復(fù)燃。在加強(qiáng)整個電池儲能內(nèi)部安全保護(hù)防控的同時，預(yù)制艙外部采用復(fù)合材料包覆，內(nèi)部增加阻隔，盡量減少相互影響。

我們計劃開展一套1兆瓦、2兆瓦時預(yù)制艙儲能系統(tǒng)的示范應(yīng)用，預(yù)期實現(xiàn)預(yù)制艙內(nèi)電池溫差＜5℃，對熱失控提前15分鐘預(yù)警，在電池發(fā)生火災(zāi)時，于15s內(nèi)將明火，保證24h內(nèi)電池不復(fù)燃，艙體耐中性鹽霧性能達(dá)到336小時等等。

我們在做這個預(yù)制艙儲能系統(tǒng)一體化安全管控策略，初步開發(fā)了這種模組，不管做熱管理還是消防這塊改善還是比較明顯的。

現(xiàn)在各個層面對儲能要不要放在變電站還是有很多顧慮的，安全是首先考慮的問題，我們做這個事情的目的，是要把“多站融合”事情做好，這也是我們做這件事情的出發(fā)點。

我今天匯報的內(nèi)容大概就是這些。

 

原標(biāo)題：范元亮：預(yù)制艙儲能系統(tǒng)一體化安全管控策略