电化学储能系统是一个由电池组、储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)以及其他电气设备构成的综合系统。其中,电池组是系统的核心,负责储存和释放电能;BMS主要对电池状态进行实时监控和管理,确保电池安全、高效工作;PCS则负责控制电池组的充放电过程,实现交直流转换;而EMS作为整个系统的中枢,通过与PCS和BMS的通信,收集并分析系统状态,实现数据采集、网络监控和能量调度。在紧急情况下,系统配置了急停按钮,直接与PCS、BMS、EMS连接,确保在关键时刻系统能够迅速停机,保障设备安全。此外,消防、柜门行程开关等外部信号也被接入EMS,增加设备的安全防护措施。在每个电池包内部,从控模块(BMU)接收电池管理系统(BMS)的反馈,如电芯温度、电压等信息,对电池状态进行分析,提供电芯保护,提高电池包间的一致性,从而提升储能系统的安全性。液冷机组通过与EMS的通信,实时监控电芯温度,动态启停,节省能量消耗的同时保证电芯温度,延长电芯寿命。能量型电池与功率型电池在功能上存在差异,前者如马拉松运动员,能量密度高,一次充电可提供更长的使用时间;后者如短跑运动员,爆发力强,短时间内可释放大功率。热管理对于电池系统至关重要,相当于为电池系统提供“舒适度”,确保电池在23~25℃的温度环境下运行,避免温度过高或过低对电池寿命和安全性的影响。热管理系统根据周围环境温度调整电池环境,延长系统寿命。电池管理系统(BMS)作为电池系统的“司令官”,通过分析电压、电流和温度等数据,实现对电池状态的实时监控,包括SOC推测、热管理系统启停、系统绝缘检测和电池均衡,以提高电池的利用率和安全性。双向储能变流器(PCS)类似于超级充电器,具备双向转换功能,将电网端的交流电转化为直流电为电池堆充电,同时将电池堆的直流电转换为交流电回馈给电网。能源管理系统(EMS)作为系统的大脑,汇总并掌控整个储能系统的信息,作出决策,确保系统安全稳固运行。EMS与云端相连,为运营商提供运营工具,并与用户进行交互,实时监控储能系统的运行情况。
国家能源局针对电化学储能电站火灾事故的防范措施在2022版与2023版存在显著差异,主要体现在以下几点:首先,2023版重点强调了发电侧与电网侧电化学储能电站的站址选择,明确禁止靠近生产、储存易燃易爆品的场所,避免设在具有粉尘、腐蚀性气体的区域,且在重要架空电力线路保护区外。若设置于发电厂或变电站内,则需确保电池设备室与电力设施之间符合《电化学储能电站设计规范》(GB 51048)等标准的安全距离。其次,2023版对于储能电站所使用电池类型不再设定限制,鼓励采用技术成熟、安全性能高的电池,但审慎选用梯次利用动力电池。在选用时,需遵循全生命周期管理,进行一致性筛选并结合溯源数据进行安全评估,确保符合《电力储能用锂离子电池》(GB/T 36276)等技术标准的安全性能要求。再次,2023版的电池设备间布置标准以GB51048等技术标准为准,取消了具体设计要求,强调了锂离子电池设备间的布置应符合相关规范。区别四,BMS(电池管理系统)功能有所增加,2023版要求BMS具备簇级隔离控制功能,并能实现分级告警信号或跳闸指令,以实现就地故障隔离。此外,电池模块端子需具备结构性防反接功能。第五,2023版增加了消防系统的具体要求,尤其针对磷酸铁锂(LiFePO4)电池,要求设备间内设置可燃气体探测装置,当检测到H2或CO浓度超过一定阈值时,应联动断开设备间级和簇级直流开断设备,并启动事故通风系统和报警装置。可燃气体探测装置的阈值设定需满足相关标准要求。通风系统需采用防爆型,每分钟排风量至少为设备间净空间容积的一定倍数,确保不同密度的可燃气体能及时排出,避免产生气流短路。正常运行时,通风系统应处于自动运行状态。第六,对铅酸/铅炭、液流电池的技术规范和安全要求进行了明确指示,要求室内设置可燃气体探测装置,并联动启动通风系统和报警装置。通风系统的设计需符合特定技术标准,以确保安全运行。最后,2023版对灭火系统的要求有所调整,需满足扑灭电池明火且不复燃的标准,并要求系统类型、流量、压力、喷头布置方式等参数需经具有相应资质的机构实施模块级电池实体火灾模拟试验验证。
答:储能非常容易发生火灾,储能电站存在批量的储能电池,目前储能电池多用锂离子电池,其性价比和能量密度相比其他电池更占优势。但锂离子电池很容易发生电池内部短路从而导致自燃。一节电池是由正极和负极组成,电池内部通过隔膜做到正负极之间的绝缘,电解质起到锂离子的传导作用。如果隔膜损坏就会正负极短路,会持续放热,热量积聚会加剧分解电池内部的所有结构,放出更多的热,最后导致自燃,一节电池自燃又会热扩散给周边电池,一传十,十传百。而电解液本身是易燃溶剂,极易燃烧,这就是锂电池起火后会迅猛发展的原因,同时电池分解产生可燃气体和氧气,也会加剧燃烧。徐州联安消防科技工程有限公司专注于消防领域的研究及应用,通过大量实验研究和终端客户沟通,我司以“早发现、早处置”为原则,提倡对储能舱内锂电池热失控初级阶段及时预警和准确抑制处理,在抑制火灾的情况下,将电化学储能舱火灾造成的损失尽可能减小。灭火方面,电化学储能舱灭火系统采用锂离子电池储能系统自动灭火装置,装置采用全氟己酮为灭火介质,能够有效灭火、降温及长达24小时的复燃抑制。
安全性和经济性是电化学储能发展的关键议题。2022年,大量源网侧电化学储能电站项目投入运营,但行业标准滞后问题依然存在。国家在2022年12月30日发布了《电化学储能电站安全规程》国家标准GB/T 42288-2022,要求电池室/舱需设置自动灭火系统,最小保护单元为电池模块,并且自动灭火系统应具备远程自动启动和应急手动启动功能。灭火介质应具有良好的绝缘性和降温性能,以扑灭火灾和持续抑制复燃。楚能新能源在2022年12月5日,面向行业发布了“浸默”电池安全系统,包括“浸默”液冷PACK箱、液冷系统、消防系统和汇流柜等。消防系统采用液态消防介质YEC-1,可在3分钟内将发生热失控报警的液冷PACK箱完全浸没,通过快速降温及局部窒息手段,阻断热失控电池的进一步反应,从而实现精准、快速的消防,抑制热失控持续恶化。YEC-1灭火介质成本低、易获取,能有效抑制电池内部反应,阻止电池防护单元的复燃。此外,YEC-1具备优异的防冷冻效果,最低可耐-30℃低温,为电化学储能消防系统在低温环境下的正常工作提供保障。楚能新能源在电池安全系统方面获得了一系列国家级专利技术,完成了30多项专利布局,其中发明专利16项,可为储能电池行业提供安全、高效、经济的电池解决方案。楚能新能源股份有限公司注册股本40亿元人民币,总部位于中国武汉。公司围绕电化学储能、乘用车、商用车等商业应用领域,推进材料创新、结构创新、制造技术创新、商业模式创新,形成技术领先、大规模、高效率的优势及全产业链覆盖能力,为用户提供全场景、多维度的锂离子电池及电池系统解决方案,为全球新能源产业的快速发展贡献力量。楚能新能源在湖北省内布局了武汉江夏、孝感临空区、宜昌三大研发生产基地,规划总产能超过350GWh,计划在2023年达成有效产能100GWh。
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