主动安全技术或成储能安全“破局”的重要手段!

信息来源: 发布时间:2023年04月06日 16:35:29 浏览数量:0

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*图片来源:视觉中国

储能如何才更安全?这是一直以来困扰储能大规模应用的一大“痛点”。近年来,国内外电化学储能电站安全事故频发,无一不显示出提升储能电站安全技术水平的重要性和紧迫性。

锂离子电池能量密度高、循环次数多,是当前应用最广泛的新型储能技术。据国家能源局统计数据从2022年新增储能装机技术占比来看,锂离子电池储能技术占比达94.2%,处于绝对主导地位。

锂离子电池热失控是导致储能电站发生燃爆安全事故的主要原因,而热失控主要发生在储能电站运行维护阶段,主动安全技术要解决正是该阶段的储能安全问题,做到“早发现、早预警、早处理”,将事故遏制于萌芽。

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“预防为主,防消结合”,是所有储能系统安全设计的主旨方针。电化学储能系统的安全防护是一个系统工程,它有三个“安全”需要考虑,即本征安全、主动安全、被动安全,本征安全属于电芯层面的防护,而被动安全和主动安全属于电池系统层面的防护。

本征安全是指电池本体的安全性,从单体电芯层面的热失控机理着手,在材料层面提升各电芯材料的热稳定性,在工艺层面从设计和制造的角度保证电芯可靠性,本征安全是电池安全的基础,但是不管电池制造的工艺水平提升到多高的地步,也不可能百分百地保证电芯零故障。

被动安全是指事故后的消防措施,在某一单体电芯热失控以后,通过采取系列隔热与散热的方法,抑制热失控蔓延速度,防止整个电池包发生热失控。但是事故发展到消防阶段已经至少造成了设备损坏和电站停运损失

主动安全是在储能系统运行过程中,通过 BMS、大数据等技术监测评估电池的运行状态,对储能系统的早期故障进行识别和预警,进而可以采取有针对性的维护措施,把可能造成严重事故的风险因素扼杀在摇篮里。

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大量研究表明,在发生热失控前,电池运行的温度、电压、电流等参数变化及电池模组释放的气体种类、浓度大小等相关表征指标,可以成为开展锂电池储能电站安全预警的重要依据。

从目前储能电站的工程实践和标准体系来看,业内对储能电站的安全防控主要集中储能电站的初期设计建设和事故后的消防处置上,对运行阶段的主动安全管理还稍显不足。在监测上,目前已投运的储能电站主要依靠电池管理系统对电池进行简单的状态评估,但不具备早期故障预警能力,不足以保障电站的安全运行。在运行维护上,被动的定期检修策略,而电池从出现故障征兆到发生热失控,其间往往只有数十到数百小时的时间,定期检查难以及时发现劣化电池。

7月1日即将实施的国家标准GB/T 42288-2022《电化学储能电站安全规程》,标志着储能安全的进一步趋严,为适应新的国家标准,新型储能消防系统设计有望迎来主动预警、通讯联动和多级防控三重升级。因此,主动安全技术或将成为保障储能电站安全的重要手段。

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目前主动安全相关技术在国内的一些储能项目上已经有实际应用,但储能标准体系在主动安全这个环节还存在缺失,制订锂离子电池储能电站主动安全相关的技术规范对降低储能电站的事故风险具有极其重要的意义。

目前国内外储能电站相关标准中涉及主动安全的内容仅有:

美国UL标准UL9540 Energy Storage Systems and Equipment (2020 Edition 2)中17.2.1节规定“500kWh及以上的锂电池储能电站应配置额外的报警通信系统,对储能电站中潜在的安全问题提前报警”。

北京市地方标准《DB11/T 1893—2021电力储能系统建设运行规范》中8.2.2规定“大、中型储能电站应建立状态运行及预警预测平台,宜在站端配置主动安全系统。小型储能电站、分散式储能装置宜建立状态运行及预警预测平台。”

目前储能市场还处于发展初期,伴随新型储能的不懂发展,各项安全规范制度势必会不断完善,储能领域的安全也将得到进一步的保障。