中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：新型儲(chǔ)能作為我國(guó)快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一，正在能源綠色低碳轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著重要支撐作用。保障儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全運(yùn)行成為產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重中之重。
近日，“鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)全壽命周期應(yīng)用安全技術(shù)”項(xiàng)目順利通過綜合績(jī)效評(píng)價(jià)。“面對(duì)新型電力系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能的規(guī)?；踩珣?yīng)用需求，項(xiàng)目構(gòu)建了包括儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、性能評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、火災(zāi)防控的全周期安全防控技術(shù)體系。這相當(dāng)于給接入電力系統(tǒng)的新型儲(chǔ)能‘穿’了一層‘金鐘罩’?！表?xiàng)目執(zhí)行負(fù)責(zé)人、南方電網(wǎng)儲(chǔ)能股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“南網(wǎng)儲(chǔ)能公司”）儲(chǔ)能科研院副院長(zhǎng)陳滿說。
該項(xiàng)目由南網(wǎng)儲(chǔ)能公司牽頭，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京理工大學(xué)、天津消防研究所等單位聯(lián)合完成。
為儲(chǔ)能新技術(shù)應(yīng)用把好“安全關(guān)”
“鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)全壽命周期應(yīng)用安全技術(shù)”項(xiàng)目聚焦于攻克鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)致災(zāi)機(jī)理不清、故障難以診斷、事故難以預(yù)警、滅火困難且易復(fù)燃等火災(zāi)防控難題，推動(dòng)鋰離子電池儲(chǔ)能規(guī)模化安全應(yīng)用。
5月下旬，在安徽省六安市的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室里，一場(chǎng)230安時(shí)鈉離子儲(chǔ)能電池?zé)崾Э卦囼?yàn)正在共享平臺(tái)上緊鑼密鼓地開展。該平臺(tái)是我國(guó)首個(gè)兆瓦級(jí)全尺寸電池系統(tǒng)火災(zāi)模擬試驗(yàn)共享平臺(tái)。
作為該項(xiàng)目的主要成果之一，全尺寸電池系統(tǒng)火災(zāi)模擬試驗(yàn)共享平臺(tái)由近500立方米的主燃燒腔室、集裝箱燃燒腔室、大型量熱系統(tǒng)等綜合構(gòu)成，可為儲(chǔ)能新技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，把好用于電力系統(tǒng)前的“安全關(guān)”。
“平臺(tái)具備不同層級(jí)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)抑制功能，覆蓋了我國(guó)新型儲(chǔ)能的全部滅火試驗(yàn)需求。同時(shí)，平臺(tái)可以開展過充、加熱、短路等至少3種故障條件下的熱失控火災(zāi)試驗(yàn)?！被馂?zāi)安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員金凱強(qiáng)介紹?；谠撈脚_(tái)的試驗(yàn)分析成果，我國(guó)儲(chǔ)能系統(tǒng)的本體安全設(shè)計(jì)得以優(yōu)化，尤其是在儲(chǔ)能裝置中創(chuàng)新應(yīng)用的擾流柱結(jié)構(gòu)液冷板、玻璃纖維氣凝膠等阻熱結(jié)構(gòu)和材料，有效降低了儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)事故發(fā)生的幾率。
2023年7月投用以來，該平臺(tái)已累計(jì)開展各類新型儲(chǔ)能火災(zāi)試驗(yàn)800余次，涵蓋鋰電池、鈉電池、固態(tài)電池等多種材料。“平臺(tái)所積累的海量試驗(yàn)數(shù)據(jù)本身就是一個(gè)‘富礦’。在此基礎(chǔ)上，我們編制了可供行業(yè)參考應(yīng)用的電池儲(chǔ)能安全性能等級(jí)評(píng)價(jià)認(rèn)證實(shí)施規(guī)則。”火災(zāi)安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員梅文昕表示。
提前15分鐘監(jiān)測(cè)火災(zāi)
除了提高儲(chǔ)能產(chǎn)品接入電網(wǎng)的“安全門檻”，對(duì)儲(chǔ)能裝置投運(yùn)后的安全監(jiān)測(cè)同等重要。
火災(zāi)消防存在“黃金15分鐘”?！叭魏蝺?chǔ)能裝置的火災(zāi)爆炸都有一個(gè)演變過程。我們希望通過技術(shù)手段提前觀察到設(shè)備故障、熱失控、燃爆等事故發(fā)生前的征兆，做到提前預(yù)防、制止蔓延?！标悵M介紹，這樣不僅可留出15分鐘的處置時(shí)間，還能把缺陷故障對(duì)電力系統(tǒng)的影響降到最低，甚至是消除缺陷。
為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過篩選、處理相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出“電熱力聲氣光”六個(gè)維度的征兆獲取方法，并建立包含108條征兆的征兆集，征兆覆蓋了電池單體、電池模塊、電池系統(tǒng)等多個(gè)方面。
掌握征兆特征只是前提，能獲得征兆信息才是目的。“我們精準(zhǔn)采集了各個(gè)電站470多萬個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，并運(yùn)用‘云端’近1800萬個(gè)算法進(jìn)行秒級(jí)大數(shù)據(jù)分析，建成了我國(guó)首個(gè)吉瓦時(shí)級(jí)新型儲(chǔ)能安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)。”南網(wǎng)儲(chǔ)能公司儲(chǔ)能科研院數(shù)據(jù)資產(chǎn)研究所所長(zhǎng)張豪告訴記者，該平臺(tái)能夠幫助運(yùn)維人員“足不出戶”地掌握儲(chǔ)能設(shè)備的健康狀態(tài)，準(zhǔn)確率高達(dá)97.6%。
目前，該安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)時(shí)觀察著先期接入平臺(tái)的8座電化學(xué)儲(chǔ)能站的運(yùn)行狀態(tài)。其數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷預(yù)警、事故還原等各項(xiàng)功能運(yùn)行穩(wěn)定。到2025年底，接入該平臺(tái)的站點(diǎn)數(shù)預(yù)計(jì)將達(dá)到85座，總規(guī)模預(yù)計(jì)超過全國(guó)總量的2%。
首次應(yīng)用無氟環(huán)保滅火材料
對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)，滅火裝備寧可備而不用，不可用而不備。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用天津消防研究所的行業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成功研發(fā)出世界首套基于液氮滅火抑爆的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
該儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了無氟環(huán)保滅火材料在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的首次應(yīng)用，還將撲滅電池初期火災(zāi)時(shí)間縮短至5秒內(nèi)，效率達(dá)到原來2倍以上。
“我們研發(fā)了儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)應(yīng)急處置技術(shù)，建立了‘液氮—二氧化碳—水噴淋’聯(lián)合作用應(yīng)急處置體系；突破了液氮承壓、貯存和制冷等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)出液氮滅火抑爆樣機(jī)。項(xiàng)目提出的液氮與水噴淋共線輸送抗冰堵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了共線傳輸，提高了技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性?！被馂?zāi)安全全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王青松介紹，運(yùn)用這種新的滅火抑爆技術(shù)，撲滅火災(zāi)后能確保儲(chǔ)能裝置不復(fù)燃、不爆炸。
目前，該套基于液氮滅火抑爆裝置已在華南、華東、西北多地試點(diǎn)示范應(yīng)用，覆蓋電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)等新型儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)。除了環(huán)保，新滅火技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用的成本可較現(xiàn)有技術(shù)降低30%，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
經(jīng)過3年的技術(shù)攻關(guān)，“鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)全壽命周期應(yīng)用安全技術(shù)”項(xiàng)目形成了覆蓋新型儲(chǔ)能單體、系統(tǒng)、電站多個(gè)層級(jí)的成套安全防控技術(shù)成果，示范應(yīng)用總規(guī)模超過1000兆瓦時(shí)，相當(dāng)于新建了5座高安全的大型儲(chǔ)能電站。該項(xiàng)目不僅完成一系列關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，形成共性關(guān)鍵技術(shù)與裝備、支撐平臺(tái)和標(biāo)桿工程，且培養(yǎng)了一批儲(chǔ)能安全科技人才，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)新型儲(chǔ)能安全防控的風(fēng)險(xiǎn)可知、征兆可感、火情可控，為產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。
