三万亿新型储能市场,智能系统的关键感知器件之储能电池安全监测传感器

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储能是指通过介质或设备把能量存储起来,等需要时再释放出来的过程,一般讲到储能,主要是指电能的储存。其中,锂离子电池由于其具有循环寿命长、工作电压高、能量密度高、自放电小等优点,成为电化学储能的主力。

作为影响未来能源大格局的前沿技术和新兴产业,储能不能忽视安全问题在储能安全备受关注的当下,破除安全问题的难点在哪里?安全已成为储能产业面临的瓶颈之一。

安全无小事,储能也不例外。外界对电池储能安全性、可靠性的质疑,也让产业链条上的所有相关方开始认识到安全的重要性。如果像电动车一样隔三差五烧的话,电化学储能可能遭遇“倒春寒”

通过对储能事故分析发现,造成事故的主要因素有以下几点:锂离子电池热失控。储能电池单体因质量缺陷、机械损伤、受热或外部短路等导致锂离子电池内短路,引发电池热失控起火,在热量的作用下,整个电池模组和电池簇被点燃甚至发生爆炸。

传感器作为智能系统的关键感知器是保障新型储能系统和电池、逆变器等组件、系统集成和运维、下游用户侧实现全方位自主、协同发展的重要推手,驱动着新型储能朝着数字化、智慧化方向发展。

一、电池储能安全该如何化解?
电池热失控是指电池持续放热的连锁反应,导致电池组温度急剧上升,进而引发电池燃烧事故的过程。热失控有三个过程,诱发、发生到蔓延,其中引发热失控的主要原因是过热、过充、内短路、碰撞等因素。
在锂离电池热失控早期,由于电池温度、放电电压、放电电流等特征识别参数的变化非常缓慢,一般情况下通过BMS 无法及早地监测到电池故障,而此时电池内部电化学反应会产生大量的气体物质,因此,利用气体检测传感器来实现锂离子电池热失控早期预警是最有效的办法。针对储能电池热失控,要坚“早发现,早处置”的原则,对储能舱内锂电池热失控初级阶级进行超前探测预警将火灾隐患扑灭在萌芽阶段。
锂离子电池能量密度高,其电解液的溶剂通常为有机碳酸酯类化合物,具有闪点低、化学活性高和极易燃烧的特点即使在集装箱设计中考虑了防护措施,仍很难避免由于锂电池过充电、过放电、短路和机械性破坏时所导致的储能电池内部热失控,进而导致爆炸、燃烧等连锁反应。
 
由于集装箱内的锂离子电池采用集成化设计,当某一组锂电池发生热失控后,会对周围的电池产生强烈的热冲击,造成热失控蔓延,同时生成大量烷烃类可燃气体可能发生严重的火灾甚至爆炸事故。

安全储能,一直是储能站建设中需要考虑的重要因素,其中电池仓位热失控是导致安全事故的主要原因。各储能站电池仓迫切需要一种监测设备,实时自动采集储能站内锂电池的安全状态,在锂电池热失控前或之后及时、准确地监测气体及温度变化并发出预警使管理者有充分的时间采取相应的措施,避免停电事故和火灾发生扩大等。
 

二、国家标准相继出台

目前,行业处于大规模应用的初期,储能电池性能指标模糊、规划设计简单、储能火灾消防还欠缺研究和技术支撑,电化学储能电站的性能及安全还存在很多关键问题亟待解决。业界迫切需要建立健全的储能技术标准和检测认证体系为电站质量“保驾护航”。

2023 年 2 月 22 日,国家标准化管理委员会、国家能源局发布《新型储能标准体系 建设指南》的通知,总共要制定和修订 205 项新型储能标准,体系框架分为基础通用、 规划设计、设备试验、施工验收、并网运行、检修监测、运行维护、安全应急八个方面。此外,还提出 2023 年制修订 100 项以上新型储能重点标准,到 2025 年,对标国际先进水平的新型储能标准体系,旨在建立适应我国国情并与国际接轨的新型储能标准体系。

2021年7月发改委、能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,指出到2025年,装机规模达到30GW,新型储能从商业化初期向规模化发展转变

 

2021年9月出台《电化学储能电站安全规程(征求意见稿)》,要求储能消防融入视频监控系统、设定系统性解决方案,更加精细化及科技化,并规定了储能电站设备安全技术要求、运行、维护、检修、试验等方面的安全要求。

 

2022年2月发布《“十四五”国家消防工作规划》,提出要围绕新型储能设施,加强消防设计,加强源头管理。各政策对储能电站建设、管理提出细节化要求;引导配套储能消防设建设,提高储能电站运营安全程度;提出2025目标装机规模和降本增效目标,政策指引储能市场发展。

 

2022年2月10日国家发改委、能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》,相较于2021年7月发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,新政策细化了储能安全标准体系的具体覆盖内容,如:加快制定消防灭火标准,明确了储能安全技术突破方向,如突破电化学系统安全预警、高效灭火技术等等,为储能大规模装机及稳定安全运行创造有利条件。

 

2022年4月国务院安全生产委员会印发《“十四五”国家安全生产规划》中强调健全电动汽车、电动自行车储能等新材料新设备新业态火灾风险预估预判机制,优化落实本质安全措施。严密防控电化学储能站等新技术新产业新业态安全风险。

 

2022年4月国家能源局综合司发布的《国家能源局综合司关于加强电化学储能电站安全管理的通知》中将项目法人列为安全运行责任主体,从规划设计、设备选型、施工验收、并网验收、运行维护、应急消防处置能力提出安全管理要求

 

2022年10月陆续实施的《电化学储能电站安全技术要求》,其中在电池管理系统的安全要求中硬性规定:一个电池柜至少布置2个气体信号采集点,也就是说至少有两个气体传感器模块参与安全预警工作。

储能安全监测传感器方案是储能系统安全检测的重要保障手段,将给储能站的安全运行和维护带来极大的方便,为锂电池储能站安全运行提供可靠保障,真正地做到防患于未燃,符合储能行业“安全第一,预防为主”的安全思想。

 

2024年4月10日 10:47
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