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电化学储能电站火灾扑救要点?以保护火警?电气火灾警示教育

常驻编辑 热门事件 2022-09-27 电化学   火警   火灾   电站   要点

不过,就目前的电池热失控机理而言,研究也还存在盲点。孙金华坦言,“目前单体电池、电池模组的火灾特性,已有的研究比较详尽,但电池簇(由电池模组进一步组成)的火灾特性以及火蔓延特性这一块,无论国际还是国内的研究都还属于空白。另外,对储能电站的预制舱内热失控气体产生以后的运输规律的研究也还不透彻。这都是未来需要继续探索的领域。”

尽管风险重重,但发展电化学储能又是大势所趋。

相比于机械储能、储氢、储热等其它储能技术,电化学储能又有着明显的优势。据中信证券新能源汽车分析师汪浩介绍,电化学储能的优势包括系统规模大,响应速度快,在毫秒时间尺度内能够实现规定范围内的电能输入和输出。此外,电化学储能能够精确控制,能够在可调范围的任何功率点稳定输出。此外,其还具有双向调节能力,充电时为用电负荷,放电时为发电电源。

如何保障安全与稳定,是发展电化学储能亟需解决的重大问题。记者从多位业内人士处了解到,未来电化学储能电站的安全管理应覆盖全生命周期,构建本体安全、主动安全、消防防御三重防线。

首先,电池安全是电化学储能的本体安全。孙金华说,要从电池材料和结构本身来预防电池热失控,电解液、隔膜、正极材料的改进很重要。电解液方面,要研发难燃和不燃的电解液,例如固态电解液,同时保证电解液的电化学性能跟原位电解液基本一致。正极材料方面,由于正极材料分解会发生大量氧气,与电解液反应,因此需要对正极材料掺杂材料或者进行包裹处理,提升金属氧化物的稳定性。隔膜方面,目前电池隔膜熔化温度在120-140摄氏度之间,隔膜一旦熔化电池瞬间会形成内短路,因此要发展耐高温的隔膜,例如有机隔膜和无机陶瓷隔膜。

此外,提高电池的一致性,选用安全高效的热管理系统,抑制电池的温升,嵌入泡沫金属、包覆相变材料实现电池被动式冷却等也是未来提高电池应用安全性的重点。

其次是以监控和预防为主的主动安全。中国化学与物理电源行业协会发布的《2022年中国储能产业创新发展白皮书》(以下简称“白皮书”)中指出,在储能电站的主动安全方面,应该基于数字化技术提高监控、运维水平,实时监控整体电站的硬件状态,在异常故障时做到实时通知,提高故障诊断的准确率和自动化处理效率,做好系统安全状态的早期预警,避免电池从出现故障发展到热失控的状态。

在这方面,电池管理系统(BMS)应该发挥出重要的作用。《白皮书》指出,电池管理系统(BMS)对电池组实施数据监测和故障诊断,进行动态管理。跟动力电池的BMS相比,储能电池BMS在硬件逻辑结构、通信协议、管理系统参数等方面存在差异,其对响应速度、数据处理能力、均衡管理能力提出了更高的要求。

在大会中,据杭州高特电子设备股份有限公司总经理徐剑虹介绍,现有储能电池BMS技术上普遍存在的三大问题是,“首先,BMS虽然已经在监测电池的温度和电压,测不到、测不准的问题普遍存在。例如,电池温度监测点一般放置在汇流排上,而汇流排是良好的热导体,也即是说,电芯如果发生温度变化,热量部分被耗散,导致温度监测不准。”徐剑虹说。

由于采集的电压和温度都是电芯外部的参数,无法获取电池内部的真实温度,因而无法准确计算电池的真实状态,如电池容量、衰减率等,徐剑虹说,“电动汽车以及储能电站的燃烧爆炸事故,其实都可以通过预先获知电池内部的温度,而提前判断电池热失控实现保护,但是由于温度采样的延时和温度梯度的影响,使得在热失控已经发生后系统才给出警告和保护,为时已晚。”

此外,现有的储能电池管理系统需要通过采样点、线束采集电压、温度等参数,大量的采样点、线束,以及线束连结的接插件,将产生很多故障隐患。当线束老化、破损或受到挤压,也容易产生漏电等问题。

另外,对电池管理系统而言,其实现均衡管理的能力很重要,均衡的目的是使的电池组可放容量最大化,目前储能电池管理系统通用的均衡技术为被动均衡,即对整个电池组内电压或容量高的电池,通过可控制的并联电阻放掉一部分能量。该方法简单,成本低,但消耗电池电能,均衡效果较差,无法均衡性能落后的电池。

对此,不少业内人士建议,未来储能电池管理系统需要提高对温度和安全参数检测的精准度,予以及时响应,以实现高效、可靠的安全状态分析和预警功能,并提供主动均衡管理和系统安全保护措施,无线电池管理系统也应提上议程。

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