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中科大火灾科学国家重点实验室:开拓创新 推动电化学储能安防系统产品商业化应用

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2021-06-24 浏览:

中国储能网讯:6月22日上午,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会和中国储能网联合组织的“第八期中国储能产业巡回走访调研团”走进中科大火灾科学国家重点实验室。中科大火灾科学国家重点实验室主任刘乃安、中国科学技术大学教授/欧盟科学院院士孙金华、安徽中科久安新能源有限公司董事长郭玉坤、中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室研究员王青松等接待了调研团专家一行。根据当天行程安排,双方进行了交流座谈、展厅参观,同时,调研团专家还共同见证了由中科大火灾科技国家重点实验室与安徽中科久安新能源有限公司成立“奖教(学)金及联合实验基地”的签约仪式。

交流座谈

会议开始,由中国科学技术大学教授/欧盟科学院院士孙金华介绍中科大火灾科学国家重点实验室。他主要从实验室发展历史与组织架构,实验室发展思路、研究方向与成就,培养一流火灾科学人才,实验室在国际舞台上的重要地位,以及锂离子电池热失控孕育机理、多级预警与高效灭火抗复燃技术等五个方面作了重要介绍。

孙金华院士

随后,安徽中科久安新能源有限公司总经理李煌以“电化学储能系统火灾抑制技术产品”主题,就公司发展、核心产品、技术实力、应用场景等方面向与会专家们做了系统汇报和讲解。

中科久安总经理李煌

关于公司

安徽中科久安新能源有限公司(以下简称:中科久安)为中国科学技术大学及相关企业投资设立的高科技创新型企业,注册资本2000多万元。公司秉承“产学研用”的发展理念,依托中科大火灾科学国家重点实验室相关学科前沿技术,致力于社会公共安全、电池检测、电化学储能、新能源汽车、电船、机车、电力系统等锂离子电池(含燃料电池)系列安防产品的研发、生产、销售、安装和技术服务,为客户提供优质、系统、定制化的安防技术解决方案。

公司自主研发的“电化学储能系统热失控监测预警及防护系统”,运用通过多参数耦合探测技术(温度、烟雾、特征气体、火焰等)与锂离子电池热失控预测模型的有机结合,实现对电池火灾的精准判断和多级预警。消防方面运用灭火效率高、绝缘性能好、环保部洁净的全氟己酮灭火剂,其独特的点动喷射技术可实现对热失控电池的快速扑救和长效抑制。通过同一管路及喷组,兼容二次水消防,可实现对电化学储能电站火灾的多级防护。

该系统广泛应用于集装箱式电化学储能系统、建筑内电化学储能系统、通讯塔/站的UPS电源储能系统、工业UPS电源系统、电动船舶、新能源车辆等场景,为行业内客户提供一站式消防安全解决方案。

核心产品

热失控/火灾预警与告警系统

当VOC监测模块的阈值被触发时,系统将发出一级预警信号,当锂离子电池发生热失控时,锂离子电池将反应产生大量CO2、CO和烷烃类气体。CO传感器的应用最为成熟,因此它适用于锂离子电池的热失控告警。另外,锂离子电池发生热失控时,典型表面温度将急剧升高,所以,BMS内部温度监测模块的输出也适用于锂离子电池的热失控告警。CO和温度数据的复合型判断,可以有效地提高锂离子电池热失控二级告警识别的有效性,红外可见光火灾报警器与远程视频监控模块结合,人工识别避免单一数据判断导致的误报和漏报情况。

如果储能方舱内部多处电芯发生热失控,在FK5112释放完全之后,火灾/热扩散仍然没有得到有效遇制,此时将触发系统的三级告警,并且将外部二次细水雾储液箱接入FK5112喷淋系统,实现持续性火情抑制或者浸没式处置。

热失控火灾预警监测模块

智慧消防系统

锂电池消防由消防主机、电磁阀、单电池簇喷雾管道以及方舱顶端喷淋管道组成。当系统二级告警被触发时,启动消防主机工作,同时打开发生热失控的电池簇顶部的电磁阀,对整个电池簇中的电池模组进行喷雾式点动释放。为了尽可能全面的抑制热失控扩散,也将循环开启该电池簇相邻电池簇顶部的电磁阀,对相邻的电池簇内的电池模组也进行喷雾式点动释放。

电气设备安装具有监测、防控、通讯、自检、数据储存等功能的监测灭火一体化的消防装置(EEP06、小型泵组式), 在电气火灾的初始阶段就能有效的监测与抑制扑灭。

储能消防主机

当系统三级告警被触发时,打开方舱顶端喷淋管道,将FK5112储液箱内利余液体全部释放,形成FK5112蒸汽浸没,达到窒息灭火的目的。如果FK5112緒液箱内无剩余或多处电池簇发生热失控,则接通外部二次细水雾储液箱,人工确认后通过消防主机喷淋管道实施细水雾全浸没处置。

集装箱储能消防系统

热管理系统

电池模块在方舱内部走廊侧为百叶窗结构,通过软管连接至风冷管道。当风冷循环启动后,管道侧为高静压风机提供的负压,即电芯正常工作时产生的热量通过空气强对流被吸入风冷管道,热空气在封闭式的管道内部经由空调或者全热热交换器转换为冷风,再通过高静压风机的冷风出口送至方舱内部走廊,随后再次被吸入电池模块,从而实现舱内空气管道内循环。

启动全热热交换机内的2台风机,并且打开对外的空气管道,将舱内聚集的经过过滤的有毒有害气体或者热失控发生后的高温灭火剂蒸汽排出舱外,实现空气的过滤换新或者防止方舱内的温度聚集。

PACK级储能系统安防解决方案


电池簇级储能系统安防解决方案


电池舱级储能系统安防解决方案

标准集装箱消防解决方案

>火灾预警与告警系统;

>温度与电压;

>红外可见光火焰探测器;

>监测模块;

>远程视频监控;

>全氟已酮降温、灭火系统;

>顶部喷淋管道;

>多路单电池簇喷雾管道;

>二次细水雾消防接口。

建筑内储能消防解决方案

>火灾预警与告警系统;

>温度与电压;

>红外可见光火焰探测器;

>监测模块;

>远程视频监控;

>全氟已酮降温、灭火系统;

>顶部喷淋管道;

>多路单电池簇喷雾管道;

>二次水消防污水处理;

>导流台阶;

>排水槽;

>二次细水雾接口;

>消防排烟风道;

>气体监测。

电化学储能电站消防系统解决方案

PACK级安防设计。通过监测预警与消防主机联动,将火灾抑制剂迅速输送至PACK内部,有效抑制电池包内部的热扩散;

电池簇防护设计。采用分块布局+集中控制方式,以电池簇为单位进行局部淹没式灭火,实现对电池簇柜体内部的安全防护;

电池舱防护设计。布局相对简单,灭火剂通过顶部喷头迅速雾化,对整个电池室内部进行淹没式灭火,采用程控式喷射的方式,在最大程度上控制电池的复燃现象。

话题讨论

中科久安:目前,国内针对电化学储能系统的安全防控产品尚属空缺,国内储能方舱目前采用的灭火剂并不能有效抑制锂电池火情。

针对储能行业的安全需求,中科久安提出亟需发展锂离子电池火灾防控技术及产品,同时介绍了中科久安通过大型锂离子电池燃烧实验,分析热失控演化机制,提出利用火灾早期预测预警技术&高效灭火技术,保障储能行业安全发展。

应用场景包括:集装箱储能消防、楼宇储能消防、风电消防、通信UPS电源消防、机车类消防、新能源汽车消防等。

中科久安基于电池热失控模型、系列实验测试,研发出多参数耦合电池火灾预警技术及装备产品,实现对锂离子电池系统火灾的早期感知、智能判断和三级预警功能,同时通过理论分析和大量实验研究遴选出清洁高效灭火剂,突破传统设计,创新灭火方法(首次快速释放、而后多次缓释),实现快速灭火,有效解决降温和复燃问题。

近年来,我国新型电储能技术发展取得重要进展,目前已基本实现了由研发示范向商业化初期过渡。“十四五”将是储能实现规模化发展的关键时期,绝对不能在安全环节掉链子,影响储能产业可持续健康发展。专家们建议储能电站建设首先要把安全放在第一位,一定要把安全纳入硬成本支出,解决了安全问题才能更好的助力储能产业快速发展。

另外,从消防安全的角度,要充分考虑产品、建筑、施工、运维等客观因素,及早介入系统集成,帮助客户建立完善的消防安全体系。同时,针对不同类型的储能事故隐患,制定故障应急预案和消防处置措施。保证储能电站的全生命周期平稳运行。

当前,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会牵头制定的《锂离子电池储能系统消防安全测试技术规范》团体标准已完成初稿。欢迎科研院所、电力公司、消防企业积极参与,共同为电化学储能应用贡献一份力量。

会议最后,在调研团专家一行的共同见证下,中科大火灾科技国家重点实验室与安徽中科久安新能源有限公司就成立“奖教(学)金及联合实验基地”举行了隆重的签约仪式。

本次携手,双方将从人才储备、技术创新、产品创新、科研实验等多个角度展开深度合作,积极推动电化学储能安防系统产品的大规模商业化应用,为早日实现碳中和的目标贡献社会价值。

交流结束后,双方还一同参观了展厅,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室研究员王青松就实验室的各项成就为调研团专家做了细致讲解。

合影留念

参加本期调研的专家有中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇、中国科学院电工研究所助理研究员刘昊、尚纬股份有限公司副总经理方永、中腾微网(北京)科技有限公司副总经理朱见涛、中能国锦能源有限公司副总经理全国、奥动新能源有限公司储能软件工程师查伟、北京合康新能科技股份有限公司高级系统经理魏普、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会产业政策中心/标准中心主任江卫良、湘能楚天电力集团曹胜华、上海派能能源科技股份有限公司技术支持经理闫志鑫、上海电气国轩新能源科技有限公司系统产品开发部产品经理张林。

本期调研获得天津瑞能电气有限公司、尚纬股份有限公司、中腾微网(北京)科技有限公司、中能国锦能源有限公司、新风光电子科技股份有限公司、三河同飞制冷股份有限公司、奥动新能源有限公司、北京合康新能科技股份有限公司、湘能楚天电力集团、上海派能能源科技股份有限公司等单位的鼎力支持。

文中产品图片由中科久安提供。

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关键字:储能安全

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