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如何实现储能系统安全设计?

北极星储能网  来源:北极星储能网    2021/5/25 15:41:55  我要投稿  

北极星储能网讯:在储能即将进入规模化发展之时,如何解决储能系统安全隐患成为所有储能相关参与者、决策者、管理者亟待解决的问题。

储能安全至关重要 产业不能因噎废食

近日在某次会议上,国家能源局能源节约和科技装备司能效与储能处处长徐梓铭提出,要推进新型储能安全和规模化发展,还需要加强规划引导,完善标准体系。建立安全规模体系,完善建设调度运行协调机制。同时,他表示将建立储能安全管理机制,会同有关部门加强新型储能的消防安全标准研究与管理体系的建设,强化运营管理,完善储能交易体系,加快储能电站安全防护、并网检测、重点标准的相关实施工作,发挥标准的规范带动作用。

国家电网调度控制中心原副总工程师裴哲义建议,应进一步提升储能系统安全保障能力,加强储能运行对电力系统安全影响的研究和对储能自身安全的管控能力。

中国科学技术大学孙金华教授认为,要制定科学合理的电化学储能电站火灾安全设计规范、发展电化学储能电站火灾安全的多级保障技术,并建立基于互联网云数据下的智能安全管理技术。

华电电力科学研究院周宇昊表示,储能系统性能安全运行评估与预警系统纳入储能关键技术研究与应用中,是华电电科院储能领域研究工作中的重要部分。

专家建议:预防为主,防消结合

远景智慧储能已通过国际最严苛的UL9540A标准认证、IEC62619国际储能电池标准、GBT36276国家电力储能用锂离子电池标准和泰国电网PEA标准等认证。远景智慧储能系统包含自主研发、测试和制造的储能电芯、电池管理系统(BMS)、逆变器(PCS)、能量管理系统(EMS)、储能伽利略数字孪生系统和交易软件等储能系统核心技术,远景智慧储能安全设计方案能够从源头控制安全风险。

远景能源智慧储能相关负责人表示,“防消结合、预防为主”,是所有储能系统安全设计的主旨方针,分别从本体安全、设计安全、过程安全和消防安全四个角度来考虑。

本体安全包括电芯研发和生产的质量保证。电芯片的能量密度越来越高,单系统内集成的电池容量随之上升,这代表电芯可能引发的风险越来越大,所以采用安全的电芯是储能系统本质安全的根基与基本盘。

虽然目前国内储能电池体系以磷酸铁锂为主,相较三元体系更加安全,但磷酸铁锂电池还是存在着火、爆炸的风险,所以电芯安全仍然是核心。远景智慧储能系统的电芯来自拥有极致安全记录的远景AESC,掌握电芯的开发、生产、测试、验证等环节的技术核心,坚持设计针对储能应用场景的专用电芯。通过电解液添加阻燃剂、改性陶瓷隔膜、正温度系统原件和电芯及壳体设计来进一步提升磷酸铁锂电芯的安全性。

严苛的电芯测试是验证储能系统安全的关键,远景根据电芯可能面临的包括电触发热失控、机械触发热失控、热触发热失控等在内的不同情况进行了相应的实验,例如电芯里面的过充过放、跌落挤压和针刺,最终都得到不起火、不爆炸、不热扩散等相对安全的结果。

电芯生产制造过程是储能系统安全的基础。电芯作为规模化生产的器件,要保证大批量电芯生产过程的质量,要有严苛的生产流程和质量把控,包括生产环境、生产数据和过程质量的管控,特别是生产环境中的异物控制,有可能在电芯的运行过程中产生不可估量的影响。远景拥有电芯研发和生产能力,工厂中异物颗粒数量控制在万级,在局部关键工序该环境控制甚至能达到千级。

电气、机械、热学 三管齐下实现设计安全

储能系统是涉及到机械、电气和热学等多学科的集成产品。在电气设计方面,远景进行全局短路失效分析,并针对不同的情况制定了严密的电气风险应对策略,即采用六层电气安全保护,覆盖范围从部件级的电芯到集装箱级,从硬件到软件。

在机械设计方面要保证集装箱有足够的强度,避免在运输、装配的过程中发生事故。从热扩散方面,远景通过CFD仿真对仓内热循环进行深度优化,细化风道排布及仓内设备排布,将系统内不同位置环境温差都控制在4度以内,同时于一个模组里面在一次性充放电的情况下,把温差控制在2度以内,这对电芯的一次性寿命和安全有非常大的帮助。


软硬结合 过程安全隐患扼杀在发生前

储能系统投运后的整个生命周期安全至关重要,如何通过储能系统中的传感器来把控潜在的风险非常关键。为此,基于EnOS™智能物联操作系统,远景研发出Ensight storage软件,实现多层次、全方位的电池核心参数分析和预测,通过对时间维度的纵向及同类运行产品的横向数据比较与分析,大大提升数据集群价值,对不同场景下可能发生的安全隐患提前预警,时刻感知自身状态与外部环境确保电池资产安全运行。


分布式消防设计 保障最后的保障

消防系统是储能产品安全的最终保障。远景推出基于分布式消防设计的高阶消防系统配合IP67高隔离防爆等级的安全电池Pack,相比于传统的安全系统设计,能够做到早期探测、精准喷洒、快速灭火和持久抑制,并将事故范围控制到Pack层级,提升系统运行、运维及事故状态下的安全性。该高阶消防方案中除了气体灭火器外还有水消防的接口接场站消防系统,以防气体灭火措施仍然不能有效控制火情情况下及时进行场站级的全淹没水消防,真正实现储能系统多重保护。


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