中国储能网讯：随着新能源技术的快速发展，电池储能系统在电力系统中的应用越来越广泛。然而，电池储能系统在运行过程中可能会出现各种故障，严重影响其性能和安全性。本文将深入分析电池储能系统的故障模式、失效风险，并提出相应的应对策略。02
电气典型故障模式及失效风险
（一）电池过充过放故障
故障模式：在充电过程中，若充电控制策略失效或充电设备出现故障，电池可能会被过度充电。例如，电池管理系统（BMS）对充电电压的检测不准确，无法在达到电池额定充电上限电压时及时停止充电。同样，在放电过程中，可能因为负载突变或BMS对放电控制不当，导致电池过放。
失效风险：过充会使电池内部产生大量气体，导致电池鼓包，严重时可能引发电池爆炸。电池过放则会导致电池极板不可逆的硫化或其他化学反应，使电池容量永久性下降，缩短电池使用寿命，并且可能造成电池内部短路，引发热失控。
（二）电池短路故障
故障模式：电池内部短路可能是由于电池制造过程中的杂质混入、电池极板损坏或者长期使用导致的枝晶生长穿透隔膜引起的。外部短路可能是因为电池组连接线路绝缘损坏、安装不当使正负极直接接触等原因造成。
失效风险：短路会瞬间产生巨大的电流，使电池温度急剧升高，引发热失控，产生燃烧甚至爆炸等严重后果。同时，短路会对电池本身造成不可逆的损坏，大量的热量还可能损坏周围的电池和电气设备。
（三）电气连接故障
故障模式：电池储能系统中的电池通过大量的连接线和接头组成电池组。连接点可能出现松动、腐蚀等情况。例如，长期在高湿度环境下，连接点的金属部分容易生锈，或者在电池系统运行过程中，由于震动导致连接螺丝松动。
失效风险：连接松动会导致接触电阻增大，在充放电过程中，连接点会产生大量的热量，这不仅会进一步加剧连接点的损坏，还可能引发火灾。连接点腐蚀会降低电气连接的可靠性，导致电池组的电压、电流传输异常，影响电池系统的正常运行。
热管理典型故障模式及失效风险
（一）冷却系统故障
故障模式：对于液冷系统，可能出现冷却液泄漏、水泵故障或者热交换器堵塞等问题。冷却液泄漏可能是由于管道老化、接头松动等原因造成。水泵故障包括电机损坏、叶轮卡死等情况。热交换器堵塞可能是因为冷却液中的杂质沉淀。对于风冷系统，风扇故障是主要问题，如风扇电机烧坏、扇叶损坏等。
失效风险：冷却系统故障会导致电池产生的热量无法及时散发出去。随着电池温度不断升高，会加速电池内部的化学反应，使电池性能下降。当温度超过一定限度（如锂离子电池超过80℃），可能引发热失控，导致电池燃烧或爆炸，同时高温也会对电池管理系统等电气设备造成损坏。
（二）温度传感器故障
故障模式：温度传感器可能由于长期使用导致精度下降、线路断路或短路等情况。例如，温度传感器的热敏元件在长时间高温环境下可能会发生性能变化，使测量的温度与实际温度存在偏差。
失效风险：如果温度传感器故障，热管理系统会无法准确获取电池温度信息。可能导致冷却系统不能及时启动或停止，使电池温度失控。例如，当电池温度已经过高，但传感器误测为正常温度，就不会启动冷却措施，从而引发电池热失控等严重后果。
（三）控制策略故障
故障模式：热管理控制策略是基于一定的算法和规则来调节冷却系统的运行。如果控制策略软件出现漏洞或者控制参数设置错误，就会导致热管理系统不能正常工作。例如，在电池温度与冷却系统运行之间的控制逻辑出现错误，使得冷却系统不能根据电池温度的变化进行合理的调节。
失效风险：错误的控制策略会使冷却系统不能有效地控制电池温度，导致电池在不合适的温度环境下运行。这会加速电池的老化和性能下降，增加热失控的风险，最终可能导致电池系统的失效。
应对策略
针对电池储能系统的故障模式和失效风险，可以采取以下应对策略：
1.加强电池管理系统（BMS）的可靠性：定期对BMS进行检测和维护，确保其对电池电压、电流和温度等参数的准确监测和控制。采用冗余设计，提高BMS的可靠性。
2.优化充电控制策略：开发更加智能和精确的充电控制算法，避免电池过充和过放。同时，对充电设备进行定期检查和维护，确保其正常运行。
3.提高电池制造质量：在电池制造过程中，严格控制生产工艺，防止杂质混入和极板损坏。采用高质量的隔膜材料，抑制枝晶生长，降低电池内部短路的风险。
4.加强电气连接的维护：定期检查电池组的连接点，确保连接牢固，防止松动和腐蚀。在高湿度环境下，采取防潮措施，如使用密封胶等。
5.完善冷却系统的设计和维护：对于液冷系统，定期检查冷却液的液位和质量，及时更换老化的管道和接头，确保水泵和热交换器的正常运行。对于风冷系统，定期清洁风扇和散热片，确保散热效果。
6.提高温度传感器的精度和可靠性：选用高质量的温度传感器，并定期进行校准。同时，采用冗余的温度传感器配置，提高温度测量的可靠性。
7.优化热管理控制策略：对热管理控制策略进行充分的测试和验证，确保其能够根据电池温度的变化进行合理的调节。定期对控制策略进行更新和优化，提高热管理系统的性能。
通过以上应对策略，可以有效降低电池储能系统的故障风险，提高其运行的可靠性和安全性，为储能技术的发展提供有力支持。
