中國儲能網(wǎng)訊：2020年7月25-26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)合江蘇省電機工程學(xué)會可再生能源專委會、國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)江蘇綜合能源服務(wù)有限公司、中國能源建設(shè)集團江蘇省電力設(shè)計院有限公司等單位共同主辦的“第四屆全國電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲能技術(shù)應(yīng)用高層研討會”在南京召開。
26日上午，煙臺創(chuàng)為新能源科技有限公司姜崇鵬在會上分享了主題報告《鋰離子電池儲能電站消防系統(tǒng)多級防護技術(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)和來賓，大家好！我來自煙臺創(chuàng)為新能源科技股份有限公司，我今天做的報告是《鋰離子電池儲能電站消防系統(tǒng)多級防護技術(shù)研究》。
我的報告主要內(nèi)容分為三個部分：儲能消防的現(xiàn)狀；多級防護設(shè)計；對多級防護設(shè)計的總結(jié)。
這是儲能消防現(xiàn)狀，國內(nèi)外近期發(fā)生多起鋰離子電池火災(zāi)事故，從這個火災(zāi)事故我們可以看出儲能電站一旦發(fā)生熱事故，后果將會非常嚴(yán)重。
因此我們的目的是致力于不能讓儲能電站發(fā)生熱事故。
我們現(xiàn)在主要想到兩點：
第一點是我們的電池不會產(chǎn)生熱事故，目前從現(xiàn)在的狀態(tài)來看，這一點比較難，可能還有很長的路要走。
第二點是我們現(xiàn)在探測預(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，國標(biāo)委從2018年到現(xiàn)在，發(fā)布了十?dāng)?shù)項儲能的法規(guī)，內(nèi)容從電池單體、電池模塊、電池簇，再到系統(tǒng)設(shè)計等方面的。但是儲能作為一個新興的產(chǎn)業(yè)，而且發(fā)展非常迅速，目前這十?dāng)?shù)項標(biāo)準(zhǔn)并不能覆蓋所有的內(nèi)容。
從目前的情況來看，許多儲能團體標(biāo)準(zhǔn)紛推出并立項，其中主要涉及到一些儲能的安全、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)生了很多起電動汽車熱事故。國家也發(fā)布了一些強標(biāo)，要求5分鐘的逃生時間。但是相對于儲能系統(tǒng)來說，電動汽車的容量小，相對損害性也小。一旦儲能電站發(fā)生熱事故的話，將會造成非常嚴(yán)重的損害，后果非常嚴(yán)重。
現(xiàn)在儲能的消防安全系統(tǒng)，目前越來越不能適應(yīng)于儲能安全發(fā)展的需求，我們總結(jié)了主要有以下幾點：
一、探測部分
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器，探測量比較單一，只有等到煙霧和溫度彌漫到整個艙室以后，才能起到預(yù)警作用。再加上儲能系統(tǒng)的散熱系統(tǒng)內(nèi)部空氣流動，導(dǎo)致典型的感煙探測器也無法精確定位故障，這也為我們排查問題造成了很大的困難。
二、火災(zāi)抑制部分
目前傳統(tǒng)的方式就是淹沒式方式，淹沒式方式，滅火藥劑無法作用于發(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)動部分
目前傳統(tǒng)的消防是作為獨立的系統(tǒng)，無法與儲能系統(tǒng)進行相互聯(lián)動。
正是基于以上問題，為了儲能更加安全可靠運行，創(chuàng)為提出了多級防護的設(shè)計。
下面給大家介紹一下多級防護設(shè)計：
多級防護主要包含兩個方面的內(nèi)容，一方面是探測，另一方面是消防。
探測，采用的是鋰離子電池專用熱失控探測器，可對漏液、熱失控、火災(zāi)進行早期的探測，并將這些數(shù)據(jù)通過CAN、以太網(wǎng)主線上傳到我們的主機，對這些數(shù)據(jù)進行分析，并把分析的結(jié)果傳輸給儲能系統(tǒng)。
這里重點提一下漏液，漏液是我們在電動汽車領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)了實際案例有幾百起，這說明電池漏液也是一個不容忽視的問題。因此，對電池箱早期的預(yù)警探測非常重要。
消防，我們的消防主要是針對消防區(qū)進行了定向劃分，其目的就是確保滅火藥劑最大限度定向滅火。
這是多級防護防護區(qū)的劃分，主要分為：第一級是電池箱內(nèi)部防護；第二級是電池簇防護；第三級是電池室空間防護，第四級是外部消防。其中電池箱內(nèi)部防護、電池簇防護和電池室空間空間，前三級主要防護的是熱失控早期的火災(zāi)和電器內(nèi)火災(zāi)。外部消防主要是儲能系統(tǒng)最后一道防線，目的就是為了防止火災(zāi)擴大化和蔓延。
簡單介紹一下每一級防護，電池箱內(nèi)部防護，是我們推薦使用的探測預(yù)警的一個最小的單元。我們把探測器安裝到每一個電池箱內(nèi)部，探測器會把電池箱的各種數(shù)據(jù)上傳到我們的主機，主機會對這些信息進行分析處理，掌握整個電池箱的運行情況。
我們會對這些數(shù)據(jù)進行縱向橫向的處理，橫向就是不同的電池箱內(nèi)的數(shù)據(jù)進行對比，縱向就是同一電池箱的一個歷史數(shù)據(jù)的對比，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。
第二個點，就是消防，消防采用的是內(nèi)置式或者是管網(wǎng)式，其目的就是做到點對點防護。也就是當(dāng)發(fā)生熱失控的時候，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，電池箱這一級的防護就有這幾個優(yōu)勢：一是電池箱內(nèi)熱事故熱失控預(yù)警；二是通過CAN通訊或者其他方式的通訊，與儲能系統(tǒng)形成聯(lián)動；三是內(nèi)置式或者管網(wǎng)式的滅火，形成了一個點對點的防護，就是定向噴放。
第二級是電池簇防護，電池簇防護其實與電池箱的防護類似，就是在每一個簇內(nèi)同樣會有一個探測器，會把探測器內(nèi)的數(shù)據(jù)上傳到我們的主機，我們的主機會對這些數(shù)據(jù)進行縱向和橫向的分析，以掌握整個簇內(nèi)的運行情況。
在消防的部分，我們會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這個管路輸送到簇內(nèi)。
第三級是電池室空間的防護，電池室空間防護采用的還是傳統(tǒng)的消防方式，就是不增加部分可燃氣體和聯(lián)動控制?？扇細怏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)動就是我們的消防主機留有很多的接口，各種通訊接口，可以與儲能系統(tǒng)進行聯(lián)動。滅火方式采用的是傳統(tǒng)的方式進行滅火。
這是我們電池室空間防護的幾種方式，一是懸掛式；二是柜式；三是管網(wǎng)式。
第四級是外部消防，外部消防設(shè)計了一個標(biāo)準(zhǔn)接口，在緊急情況下可以接入消防車或者消防栓，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)蔓延和擴大化，將火災(zāi)損失降到最低。
這就是鋰電池儲能電站消防系統(tǒng)的構(gòu)架示意圖，中間部分是消防主機，左邊部分就是聯(lián)動部分，下方是用戶開關(guān)，上方是聲光報警器，右下方就是多級防護最重要的兩項內(nèi)容，探測和消防。
其中探測又分為電池箱內(nèi)部探測、電池簇探測、電池室空間探測，我們會把這些探測到的大量數(shù)據(jù)上傳到我們的主機，我們的主機會對這些數(shù)據(jù)進行分析和判斷，并把這些處理結(jié)果傳送給儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)會根據(jù)這些結(jié)果做下一步的工作。
例如，當(dāng)探測器發(fā)出一級告警的時候，說明電池箱內(nèi)部存在隱患，需要引起儲能系統(tǒng)或者維護人員的警惕。當(dāng)發(fā)出二級告警的時候，說明這個隱患已經(jīng)擴大了，現(xiàn)在非常嚴(yán)重，必須立即采取行動，去現(xiàn)場排查和處理。當(dāng)發(fā)出三級告警的時候，這時候滅火系統(tǒng)已經(jīng)啟動了，我們會把數(shù)據(jù)上傳，并要求儲能系統(tǒng)進行相應(yīng)的聯(lián)動，例如PCS斷電或者簇的接觸器斷開等等。
我們多級防護防護的目的就是以防為主，以消輔之，消防結(jié)合的一個策略。
目前多級防護能夠做到以下幾點：
一是精準(zhǔn)的探測預(yù)警，精準(zhǔn)故障定位。因為我們把探測器安裝到每一個電池箱內(nèi)部，當(dāng)電池箱內(nèi)部發(fā)生故障的時候，我們能夠精確地定位到是哪個電池箱發(fā)出的預(yù)警警告。
二是大量數(shù)據(jù)，這些大量數(shù)據(jù)的累計也為我們后期電池診斷功能的實現(xiàn)，提供了一個數(shù)據(jù)上的支持。
三是消防方面，我們采用的是點對點的防護。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。
接下來對我們的多級防護做一個小小的總結(jié)：
1、最小防火單元設(shè)計，更好進行故障定位。
實現(xiàn)了點對點防護，目標(biāo)精準(zhǔn)噴放，以及系統(tǒng)聯(lián)動滅火，可在最大程度上將火勢消滅在萌芽狀態(tài)中，避免了傳統(tǒng)消防單一的淹沒式噴放滅火效果不佳的現(xiàn)象。
2、電池監(jiān)測數(shù)據(jù)縱向和橫向?qū)Ρ?，有助于電池診斷功能的實現(xiàn)，對電池運行情況提前做出預(yù)警判斷，并進行相應(yīng)的維護處理，將熱失控扼殺在搖籃之中。
3、多參數(shù)檢測，有效進行聯(lián)動。
通過可燃氣體、煙霧、溫度等多參數(shù)冗合應(yīng)用，提高了熱事故檢測的準(zhǔn)確率。
4、多級防護設(shè)計，形成最優(yōu)的消防探測和消防防護方案。
對電池箱單元體、電池簇、儲能集裝箱淹沒防護和外部消防應(yīng)急接口設(shè)置四重消防保護。每級火災(zāi)防控的火災(zāi)探測器自動啟動滅火，緊急狀況下可以通過手動啟動滅火，也可通過消防主站后臺系統(tǒng)啟動消防裝置,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，謝謝！
