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2020年7月25-26日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)可再生能源專(zhuān)委會(huì)、國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)江蘇綜合能源服務(wù)有限公司、中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司等單位共同主辦的“第四屆全國(guó)電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)”在南京召開(kāi)。

26日上午，煙臺(tái)創(chuàng)為新能源科技有限公司姜崇鵬在會(huì)上分享了主題報(bào)告《鋰離子電池儲(chǔ)能電站消防系統(tǒng)多級(jí)防護(hù)技術(shù)研究》，以下為整理后的演講速記：


姜崇鵬： 尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)和來(lái)賓，大家好！我來(lái)自煙臺(tái)創(chuàng)為新能源科技股份有限公司，我今天做的報(bào)告是《鋰離子電池儲(chǔ)能電站消防系統(tǒng)多級(jí)防護(hù)技術(shù)研究》。

我的報(bào)告主要內(nèi)容分為三個(gè)部分：儲(chǔ)能消防的現(xiàn)狀；多級(jí)防護(hù)設(shè)計(jì)；對(duì)多級(jí)防護(hù)設(shè)計(jì)的總結(jié)。

這是儲(chǔ)能消防現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)外近期發(fā)生多起鋰離子電池火災(zāi)事故，從這個(gè)火災(zāi)事故我們可以看出儲(chǔ)能電站一旦發(fā)生熱事故，后果將會(huì)非常嚴(yán)重。

因此我們的目的是致力于不能讓儲(chǔ)能電站發(fā)生熱事故。

我們現(xiàn)在主要想到兩點(diǎn)：

第一點(diǎn)是我們的電池不會(huì)產(chǎn)生熱事故，目前從現(xiàn)在的狀態(tài)來(lái)看，這一點(diǎn)比較難，可能還有很長(zhǎng)的路要走。

第二點(diǎn)是我們現(xiàn)在探測(cè)預(yù)警，早期發(fā)現(xiàn)早處理，避免熱事故情況的發(fā)生。

這是我們現(xiàn)在的法規(guī)狀況，昨天很多專(zhuān)家也提到了現(xiàn)在法規(guī)的發(fā)展現(xiàn)狀，還有重要性的內(nèi)容。

目前，國(guó)標(biāo)委從2018年到現(xiàn)在，發(fā)布了十?dāng)?shù)項(xiàng)儲(chǔ)能的法規(guī)，內(nèi)容從電池單體、電池模塊、電池簇，再到系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的。但是儲(chǔ)能作為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，而且發(fā)展非常迅速，目前這十?dāng)?shù)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)并不能覆蓋所有的內(nèi)容。

從目前的情況來(lái)看，許多儲(chǔ)能團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)紛推出并立項(xiàng)，其中主要涉及到一些儲(chǔ)能的安全、系統(tǒng)安全配置等方面的內(nèi)容。

從今年初到現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)生了很多起電動(dòng)汽車(chē)熱事故。國(guó)家也發(fā)布了一些強(qiáng)標(biāo)，要求5分鐘的逃生時(shí)間。但是相對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)的容量小，相對(duì)損害性也小。一旦儲(chǔ)能電站發(fā)生熱事故的話，將會(huì)造成非常嚴(yán)重的損害，后果非常嚴(yán)重。

現(xiàn)在儲(chǔ)能的消防安全系統(tǒng)，目前越來(lái)越不能適應(yīng)于儲(chǔ)能安全發(fā)展的需求，我們總結(jié)了主要有以下幾點(diǎn)：

一、探測(cè)部分

目前傳統(tǒng)的消防安全，主要采用的是典型的感煙和典型的感溫探測(cè)器，探測(cè)量比較單一，只有等到煙霧和溫度彌漫到整個(gè)艙室以后，才能起到預(yù)警作用。再加上儲(chǔ)能系統(tǒng)的散熱系統(tǒng)內(nèi)部空氣流動(dòng)，導(dǎo)致典型的感煙探測(cè)器也無(wú)法精確定位故障，這也為我們排查問(wèn)題造成了很大的困難。

二、火災(zāi)抑制部分

目前傳統(tǒng)的方式就是淹沒(méi)式方式，淹沒(méi)式方式，滅火藥劑無(wú)法作用于發(fā)生熱失控的電池箱內(nèi)部，就是不能起到定向噴放的作用。

三、聯(lián)動(dòng)部分

目前傳統(tǒng)的消防是作為獨(dú)立的系統(tǒng)，無(wú)法與儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行相互聯(lián)動(dòng)。

正是基于以上問(wèn)題，為了儲(chǔ)能更加安全可靠運(yùn)行，創(chuàng)為提出了多級(jí)防護(hù)的設(shè)計(jì)。

下面給大家介紹一下多級(jí)防護(hù)設(shè)計(jì)：

多級(jí)防護(hù)主要包含兩個(gè)方面的內(nèi)容，一方面是探測(cè)，另一方面是消防。

探測(cè)，采用的是鋰離子電池專(zhuān)用熱失控探測(cè)器，可對(duì)漏液、熱失控、火災(zāi)進(jìn)行早期的探測(cè)，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)CAN、以太網(wǎng)主線上傳到我們的主機(jī)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并把分析的結(jié)果傳輸給儲(chǔ)能系統(tǒng)。

這里重點(diǎn)提一下漏液，漏液是我們?cè)陔妱?dòng)汽車(chē)領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)際案例有幾百起，這說(shuō)明電池漏液也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。因此，對(duì)電池箱早期的預(yù)警探測(cè)非常重要。

消防，我們的消防主要是針對(duì)消防區(qū)進(jìn)行了定向劃分，其目的就是確保滅火藥劑最大限度定向滅火。

這是多級(jí)防護(hù)防護(hù)區(qū)的劃分，主要分為：第一級(jí)是電池箱內(nèi)部防護(hù)；第二級(jí)是電池簇防護(hù)；第三級(jí)是電池室空間防護(hù)，第四級(jí)是外部消防。其中電池箱內(nèi)部防護(hù)、電池簇防護(hù)和電池室空間空間，前三級(jí)主要防護(hù)的是熱失控早期的火災(zāi)和電器內(nèi)火災(zāi)。外部消防主要是儲(chǔ)能系統(tǒng)最后一道防線，目的就是為了防止火災(zāi)擴(kuò)大化和蔓延。

簡(jiǎn)單介紹一下每一級(jí)防護(hù)，電池箱內(nèi)部防護(hù)，是我們推薦使用的探測(cè)預(yù)警的一個(gè)最小的單元。我們把探測(cè)器安裝到每一個(gè)電池箱內(nèi)部，探測(cè)器會(huì)把電池箱的各種數(shù)據(jù)上傳到我們的主機(jī)，主機(jī)會(huì)對(duì)這些信息進(jìn)行分析處理，掌握整個(gè)電池箱的運(yùn)行情況。

我們會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向橫向的處理，橫向就是不同的電池箱內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，縱向就是同一電池箱的一個(gè)歷史數(shù)據(jù)的對(duì)比，這些大量數(shù)據(jù)的積累，也為我們以后電池診斷提供了大量數(shù)據(jù)的幫助。

第二個(gè)點(diǎn)，就是消防，消防采用的是內(nèi)置式或者是管網(wǎng)式，其目的就是做到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)防護(hù)。也就是當(dāng)發(fā)生熱失控的時(shí)候，我們能把滅火藥劑定向集中地噴放到發(fā)生熱失控的電池箱內(nèi)部，將滅火藥劑的功效發(fā)揮到最大，以起到抑制火災(zāi)的目的。

基于以上兩點(diǎn)，電池箱這一級(jí)的防護(hù)就有這幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是電池箱內(nèi)熱事故熱失控預(yù)警；二是通過(guò)CAN通訊或者其他方式的通訊，與儲(chǔ)能系統(tǒng)形成聯(lián)動(dòng)；三是內(nèi)置式或者管網(wǎng)式的滅火，形成了一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的防護(hù)，就是定向噴放。

第二級(jí)是電池簇防護(hù)，電池簇防護(hù)其實(shí)與電池箱的防護(hù)類(lèi)似，就是在每一個(gè)簇內(nèi)同樣會(huì)有一個(gè)探測(cè)器，會(huì)把探測(cè)器內(nèi)的數(shù)據(jù)上傳到我們的主機(jī)，我們的主機(jī)會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向和橫向的分析，以掌握整個(gè)簇內(nèi)的運(yùn)行情況。

在消防的部分，我們會(huì)在簇的頂端有滅火藥劑或者是管網(wǎng)的接口，消防水或者是其他的滅火藥劑通過(guò)這個(gè)管路輸送到簇內(nèi)。

第三級(jí)是電池室空間的防護(hù)，電池室空間防護(hù)采用的還是傳統(tǒng)的消防方式，就是不增加部分可燃?xì)怏w和聯(lián)動(dòng)控制?？扇?xì)怏w就是一氧化碳、氫氣以及其他的煙霧、VOC復(fù)合氣體，還有溫度。聯(lián)動(dòng)就是我們的消防主機(jī)留有很多的接口，各種通訊接口，可以與儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。滅火方式采用的是傳統(tǒng)的方式進(jìn)行滅火。

這是我們電池室空間防護(hù)的幾種方式，一是懸掛式；二是柜式；三是管網(wǎng)式。

第四級(jí)是外部消防，外部消防設(shè)計(jì)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，在緊急情況下可以接入消防車(chē)或者消防栓，快速地將消防水輸送到起火的部位。外部消防是儲(chǔ)能消防最后一道防線，其目的就是為了防止火災(zāi)蔓延和擴(kuò)大化，將火災(zāi)損失降到最低。

這就是鋰電池儲(chǔ)能電站消防系統(tǒng)的構(gòu)架示意圖，中間部分是消防主機(jī)，左邊部分就是聯(lián)動(dòng)部分，下方是用戶開(kāi)關(guān)，上方是聲光報(bào)警器，右下方就是多級(jí)防護(hù)最重要的兩項(xiàng)內(nèi)容，探測(cè)和消防。

其中探測(cè)又分為電池箱內(nèi)部探測(cè)、電池簇探測(cè)、電池室空間探測(cè)，我們會(huì)把這些探測(cè)到的大量數(shù)據(jù)上傳到我們的主機(jī)，我們的主機(jī)會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，并把這些處理結(jié)果傳送給儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)根據(jù)這些結(jié)果做下一步的工作。

例如，當(dāng)探測(cè)器發(fā)出一級(jí)告警的時(shí)候，說(shuō)明電池箱內(nèi)部存在隱患，需要引起儲(chǔ)能系統(tǒng)或者維護(hù)人員的警惕。當(dāng)發(fā)出二級(jí)告警的時(shí)候，說(shuō)明這個(gè)隱患已經(jīng)擴(kuò)大了，現(xiàn)在非常嚴(yán)重，必須立即采取行動(dòng)，去現(xiàn)場(chǎng)排查和處理。當(dāng)發(fā)出三級(jí)告警的時(shí)候，這時(shí)候滅火系統(tǒng)已經(jīng)啟動(dòng)了，我們會(huì)把數(shù)據(jù)上傳，并要求儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)，例如PCS斷電或者簇的接觸器斷開(kāi)等等。

我們多級(jí)防護(hù)防護(hù)的目的就是以防為主，以消輔之，消防結(jié)合的一個(gè)策略。

目前多級(jí)防護(hù)能夠做到以下幾點(diǎn)：

一是精準(zhǔn)的探測(cè)預(yù)警，精準(zhǔn)故障定位。因?yàn)槲覀儼烟綔y(cè)器安裝到每一個(gè)電池箱內(nèi)部，當(dāng)電池箱內(nèi)部發(fā)生故障的時(shí)候，我們能夠精確地定位到是哪個(gè)電池箱發(fā)出的預(yù)警警告。

二是大量數(shù)據(jù)，這些大量數(shù)據(jù)的累計(jì)也為我們后期電池診斷功能的實(shí)現(xiàn)，提供了一個(gè)數(shù)據(jù)上的支持。

三是消防方面，我們采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的防護(hù)。就是將滅火藥劑定向噴放到發(fā)生熱失控的電池箱內(nèi)部，以起到火災(zāi)的抑制作用。

接下來(lái)對(duì)我們的多級(jí)防護(hù)做一個(gè)小小的總結(jié)：

1、最小防火單元設(shè)計(jì)，更好進(jìn)行故障定位。

實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)防護(hù)，目標(biāo)精準(zhǔn)噴放，以及系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)滅火，可在最大程度上將火勢(shì)消滅在萌芽狀態(tài)中，避免了傳統(tǒng)消防單一的淹沒(méi)式噴放滅火效果不佳的現(xiàn)象。

2、電池監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)縱向和橫向?qū)Ρ?，有助于電池診斷功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)電池運(yùn)行情況提前做出預(yù)警判斷，并進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)處理，將熱失控扼殺在搖籃之中。

3、多參數(shù)檢測(cè)，有效進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。

通過(guò)可燃?xì)怏w、煙霧、溫度等多參數(shù)冗合應(yīng)用，提高了熱事故檢測(cè)的準(zhǔn)確率。

4、多級(jí)防護(hù)設(shè)計(jì)，形成最優(yōu)的消防探測(cè)和消防防護(hù)方案。

對(duì)電池箱單元體、電池簇、儲(chǔ)能集裝箱淹沒(méi)防護(hù)和外部消防應(yīng)急接口設(shè)置四重消防保護(hù)。每級(jí)火災(zāi)防控的火災(zāi)探測(cè)器自動(dòng)啟動(dòng)滅火，緊急狀況下可以通過(guò)手動(dòng)啟動(dòng)滅火，也可通過(guò)消防主站后臺(tái)系統(tǒng)啟動(dòng)消防裝置,多滅火介質(zhì)分階段介入。

5、外部消防接口，提供可靠的消防手段。

這是我們消防的一些案例，感謝大家的聆聽(tīng)，謝謝！

原標(biāo)題：姜崇鵬：鋰離子電池儲(chǔ)能電站消防系統(tǒng)多級(jí)防護(hù)技術(shù)研究