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范元亮:預制艙儲能系統一體化安全管控策略
日期:2019-08-15   [復制鏈接]
責任編輯:sy_lijunya 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:國網福建省電力有限公司電力科學研究院能源互聯網技術研究中心感知技術研究室主管范元亮在“第二屆全國發電側儲能技術與應用高層研討會”上就“預制艙儲能系統一體化安全管控策略”做主題報告。
 
8月9—10日,由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會聯合中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司、西安北大科技園、中國科學院電工研究所儲能技術組、深圳市科陸電子科技股份有限公司等單位聯合主辦“第二屆全國發電側儲能技術與應用高層研討會”在陜西西安金磐酒店舉行。來自政府主管部門、能源監管部門、行業專家、設計院、新能源發電業主單位、電力公司、系統集成商、項目承包商、投融資機構等單位的260余位嘉賓出席了本次研討會。

主辦方邀請到國網福建省電力有限公司電力科學研究院能源互聯網技術研究中心感知技術研究室主管范元亮就“預制艙儲能系統一體化安全管控策略”做主題報告,以下為其本人發言主要內容。
 

 
 
范元亮

各位領導上午好!我介紹一下具體在做的事,匯報內容分為三部分:

一、介紹一下電力儲能安全問題。我們提出要加快“三型兩網”建設,發揮變電站資源的作用,發展一些數據中心綜合服務,以變電站為節點做新業務模式。提出多站融合概念以后,有變電站、儲能站、數據中心站、充電站,以后三流合一,導致服務對象多元,設備也增加了,運營管理也變得復雜,服務對象也不一樣,如包括電動車充電、移動運營商,還有為互聯網公司提供數據服務等,導致多站融合對社會的影響也比較大。

 

 
 
會議現場

把儲能電站引入變電站,服務對象多元,安全這一塊顧慮會比較多一點。以鋰離子電池為主的化學儲能系統已廣泛應用于源、網、荷等環節,2018年我國電網側儲能裝機規模接近40萬千瓦。2017年至今,韓國發生23起電化學儲能站火災事故,我國公開報道3起,嚴重威脅電網和人身安全。儲能系統電池串并聯數量多、規模大,安全風險和影響比電動汽車電池更加嚴重。安全事故時有發展,特別在多站融合前提下對安全更有擔憂。

目前儲能電站一般采用常規電氣設備消防設計,消防措施并非是針對電池火災而配置,新上消防措施的實效性也未得到驗證。

電氣設備消防措施比較多,如七氟丙烷一種以化學滅火為主兼有物理滅火作用的氣體化學滅火劑,對于撲滅電池火災的明火具有較好的效果,因此被廣泛應用于儲能集裝箱/儲能電站,滅火效能還需有效檢驗。

1230 也在用,具有良好的吸熱特性,可以通過對發生火災的電池進行降溫達到滅火的效果。容易氣化,短時間內即揮發完畢,無法對發生火災的電池持續降溫,對于電池復燃的抑制效果有限。

熱氣溶膠對于電池燃燒具有氣相化學抑制作用,同時,對于燃燒的鏈式反應也具有抑制作用,從而達到滅火的效果。熱氣溶膠對于發生火災的電池不具備降溫的作用,對于電池復燃的抑制效果也有限。

細水霧主要是氣相冷卻機理,通過霧滴微粒的快速蒸發,降低電池噴出熱解氣體和電池本身的溫度,中斷電池內部化學反應和熱解氣體的燃燒爆炸。初爆時可以有效控制電池的熱失控發生。在燃爆時,由于內部不斷產生化學反應放熱,并釋放大量高溫氣體和煙霧顆粒,阻礙細水霧的抑制效果,在現有條件下很難控制電池間的熱量傳播形成失控。

二、介紹一下電力儲能電池安全問題原因分析,電池受到電激因素、熱激因素、外破因素導致一些化學反應,自身是產熱的,從100多度慢慢到燃爆階段300到500多度,甚至更高。造成儲能電站火災的原因多樣:?;ど杓撇緩俠?、操作管理不善、安裝缺陷;BMS缺陷,PCS與BMS協同不合理等,電池未構成失火的起因。但是未能對電池自身熱失控與BMS故障起火引燃電池及時預警,并采取相應的安全管控措施,最終導致火情蔓延和事故擴大。

電池的初期火災一旦蔓延并大范圍擴散,當前消防措施難以撲滅,對于初期火災必須采用快速感知,定向精準滅火的策略,迅速滅火并采取措施長時間抑制電池復燃。另外,使用環境對電池性能演變影響大,出廠前的檢測不能確保使用過程中的安全性,規避不安全行為,提高電池熱均衡也是至關重要。保總體上,障電力儲能系統安全要從加強電、熱、運維管理、防護、消防等基本措施做起,抑制電激、熱激、外破等因素促發電池熱失控、火情蔓延和事故擴大。

三、預制艙儲能系統一體化安全管控策略。相對于站房式建筑:預制艙可以定義為設備,在建設領域可縮減審批環節;預制艙結構緊湊,占地面積較小,適應儲能系統多樣化的應用場景;預制艙可實現“工廠化預制,??榛ㄉ?rdquo;,縮短建設周期;各艙體之間相對獨立,一旦發生事故,可將影響控制在有限范圍內。

預制艙儲能系統一體化安全管控策略,主要是從五個方面考慮:首先是熱失控的問題,越早發現越好,這個時候可以采用物理降溫方式,控制它往燃爆方向發展。另外是加強電管理,包括SOC、SOH、SOP等,基于大量實驗數據做人工智能算法,進行狀態估計,在使用過程中用算法進行優化。另外是在熱管理,我們把冷卻介質和滅火器深入到一些模組里面去,既可加強熱管理,也可以達到冷卻效果。在防護這塊,利用相關的電池阻燃隔熱方式。在消防這塊,采用氣液復合方式降溫且抑制復燃。在加強整個電池儲能內部安全?;し攬氐耐?,預制艙外部采用復合材料包覆,內部增加阻隔,盡量減少相互影響。

我們計劃開展一套1兆瓦、2兆瓦時預制艙儲能系統的示范應用,預期實現預制艙內電池溫差<5℃,對熱失控提前15分鐘預警,在電池發生火災時,于15s內將明火,保證24h內電池不復燃,艙體耐中性鹽霧性能達到336小時等等。

我們在做這個預制艙儲能系統一體化安全管控策略,初步開發了這種模組,不管做熱管理還是消防這塊改善還是比較明顯的。

現在各個層面對儲能要不要放在變電站還是有很多顧慮的,安全是首先考慮的問題,我們做這個事情的目的,是要把“多站融合”事情做好,這也是我們做這件事情的出發點。

我今天匯報的內容大概就是這些。
 
原標題:范元亮:預制艙儲能系統一體化安全管控策略
 
 
 
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來源:中國儲能網
 
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