中国储能网讯:5月24~26日,由工业和信息化部节能与综合利用司与国家能源局能源节约和科技装备司联合指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合240余家机构共同支持的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。
来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1011余家产业链供应链企业,5417位嘉宾参加了本届大会,其中245家企业展示了储能产品,可谓盛装出席,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。
5月25日上午,国安达股份有限公司营销部经理陈佩楠受邀在储能安全与消防系统专场分享了主题报告,报告题目为《电化学储能电站火灾防控技术应用的探讨》。以下是报告主要内容:
陈佩楠:感谢主办方提供如此宝贵的机会,让我代表我们公司在这里跟各位储能行业的专家、朋友、同仁做一次交流。
跟大家做个简单的自我介绍,我是国安达股份有限公司的陈佩楠。我们公司是做工业消防的。
今天呢,就电化学储能电站火灾防控技术为话题,跟大家分享一下我们国安达在这个领域的心得体会。
根据行业数据显示,2022年全球新型储能累计装机锂离子电池占主导地位,占86.8%。在国内,锂电池储能也是占主导地位,所以今天仍旧以锂电池火灾防控为主要话题展开讨论。
如今国内锂电池储能电站面临以下四方面的挑战:
第一,火灾载荷大。目前越来越多的锂电池储能电站达到百兆瓦级,功率越大一旦发生事故,可能带来的连锁灾害效应也越大。
第二,系统联动能力要求高。锂电池储能系统内包含电池、BMS、PCS、温控以及消防系统,而这些系统的供应商往往都只具备单一系统供应能力,因此如何将这些系统及其相应的设备安全可靠的集成起来,这是一个综合性的问题,对集成商要求颇高。
第三,探测报警能力要求高。如何在复杂的系统设备中识别风险、探测数据、抗干扰并准确反馈报警信号,这需要在设计阶段进行周密思考。
第四,锂离子电池火灾的特殊性。锂电池火灾不同于普通电气火灾,在扑灭明火的基础之上,更应该考虑的是热失控早期的升温抑制以及后期的抑制复燃。
综合考虑锂电池储能电站的主要风险点,我们觉得有以下四方面需要格外注意:
第一,关注锂电池本质安全。做好电芯品质控制和保证电芯体质一致性,拒绝使用梯次利用电芯可以有效降低后期投运过程中发生故障的概率。
第二,储能电站管理系统需要从软件和硬件层面上尽可能消除隐患。
第三,储能电站安全性设计需要考虑分级防护,整体有机结合。
第四,其他环境因素/人为因素导致的问题。
在以上问题中,我们围绕锂电池在运行中可能引发热失控的因素找出来,不外乎内因:质量问题;外因:运行损坏。在锂电池充电过程中,锂离子还原形成树枝状的金属锂,严重时会刺穿隔膜引起短路,从而导致热失控的发生。
目前市面上常见的的消防解决方案,是在储能集装箱或者电柜内布置七氟丙烷或全氟己酮灭火系统,这类消防系统过去较多应用在数据机房/配电室等场景,可以满足空间级电气火灾消防需求。
通常情况下,这类系统配备的是储压式七氟丙烷或者全氟己酮消防系统。通过传统的温感烟感以及可燃气体探测器来探测火灾信息,在发生明火后进行药剂释放的动作。但是,在锂电池领域,我们更需要关注的是藏在电池箱壳体内部的电芯热失控问题。新国标42288在出台征求意见稿的时候,引入了“电池模块级消防”“抑制复燃”等概念,我们认为这个理念是非常准确的。在这个方面国安达充分考虑了锂电池热失控极早期探测需求以及发生热失控后应有的重点举措,开发出具有智能预警+精准探测+高效抑制功能的锂电池储能柜火灾抑制系统。
在探测方面,我们针对性地设计了吸气式探测器,可通过布置在电池箱上的喷头,抽取电池箱内气体进行采样分析,根据需求可实时探测电池箱内的温度、烟雾、可燃气体及VOC浓度等数据。
针对电池热失控特性,在极早期探测到电池箱内的电芯释放一定的可燃气体后,会发出告警信号,同时加快采样频率,持续采集各项数据。通过算法进一步判定电芯是否处于热失控状态。
如果判定正在发生热失控,则通过同一套管路对电池箱内部进行释放药剂。我们使用双流体雾化技术,液态药剂经过气体的二次激化,形成微米级雾化颗粒,迅速充满电池箱,可快速扑灭明火并持续快速降低故障电芯温度。
实验证明,锂电池火灾发生后,除了扑灭明火之外,依然需要持续较长时间对故障电芯的降温抑制,才能较好的保证不复燃。
外置式的吸气式探测器不仅便于维护,而且可以确保电池箱内发生火灾后不会影响其探测功能,在第一次喷洒药剂完成后,重新启动吸气探测,重新监控电池箱内状态。本方案除了能实现多次高效抑制喷洒药剂,也具有独立外接水源(药剂源)进行喷洒抑制功能。
相较于目前较为常见的Pack级方案,也就是电池箱内置探测器、单Pack控制喷洒的泵组式方案,我们的方案具有零部件少、控制节点少、探测器便于维护、成本低等优势。相较于电池箱预埋气溶胶或全氟己酮药剂管等方案,我们方案的优势在于可实现持续、多次抑制。相较于储压式Pack级方案,我们可实现高效、多次、多点喷洒。
在满足国标以及行业标准的基础上,国安达一直致力于研发更高效的灭火装置。基于充足的实验数据,依托自身良好的专家团队资源,始终坚持将火灾风险最小化是国安达的理念。
在锂电池火灾防控领域,早在2013年国安达就与国内权威消防研究所进行联合课题研究。在2015年更是率先推出专业化锂电消防产品。2019年,我们开始着力电化学储能电站火灾防控技术研发,推出锂电池储能柜火灾抑制系统。2022年,得益于公司十余载的科研技术沉淀,成立了锂电池火灾防控技术专项事业部。并成功入选多家国内知名储能集成企业供应商名录。
2023年,锂电池储能产业持续腾飞,国安达也将一如既往投身消防安全领域,为我国安全、持续、稳定实现双碳目标而努力。
谢谢大家!