SES Power 作为一家在定制化锂电池储能行业有着深厚经验的制造商,我们对于储能行业的发展一直充满着信息,而且我们在十年前就坚持以磷酸铁锂电池储能系统为主要研究和生产方向。
安全第一这个观念一直是SES Power在坚持,所以我们在电化学储能产品及场景方面可能存在的安全风险进行过广泛而深入的研究,并且从中查找已知和未知问题进行剖析,最终针对性提出安全解决方案。
下面让SES Power资深工程师从几个方面为你详细分析现在的储能产品在安全领域有着什么样的性能及发展。
Q:目前,温度控制集成商和储能系统集成商分别推出液冷产品,两者技术路线是否有所不同,能否满足储能行业的安全需求?
A:相比空冷系统,液冷系统在热传导、能量密度、安全性、可靠性等方面有明显的优势,特别是在解决空冷系统中电池温度不均的问题方面有实质性的改善,使得电池模块在循环寿命和可靠性方面都有极大的提升。
就液冷产品而言,温度控制集成商和储能系统集成商两者所走的技术路线、基本原理是差不多的。两者的具体差异主要体现在产品设计的具体实施形式上,例如能效等级、结构布局、核心部件选型、制冷剂类型、电子电器设计等。
温度控制集成商更多地是专注液冷主机的开发,而储能系统集成商更多地是结合储能应用场景的需求,从多维度的设计选型、环境工况、散热要求及可靠性要求等方面进行综合考虑。
在温度控制领域,温度控制集成商仍然是最专业的解决方案提供者,相信在未来,液冷系统由温控企业和系统集成商联合研究开发会是行业的趋势。
目前市场上推出的液冷产品其实是二者的深度结合,基本上都是采用液冷机组+管路+液冷箱体的方案。液冷所起到的作用是通过冷媒与锂电池的热量交换,实现锂电池的温度控制,从而使锂电池工作在更适合的温度,延长电池使用寿命。同时,当电池发生热失控时,可以延缓热失控的蔓延时间。但无法从根本上阻止热失控的发生和蔓延。
Q:消防设施在锂电池储能电站安全上能够发挥哪些作用?
A:以锂离子电池为代表的储能装置虽然具备各种优势,但是金属锂是已知元素(包括放射性元素)中金属活动性最强的,锂电池热失控现象时有发生,这给锂电池在储能上的应用埋下了安全隐患。另一方面,EMS和PCS是由大量的电子电器部件和高低压线束及其连接部件紧密组合在一起,高温、材料老化等引起的热失控虽不及锂电池风险高,但也不能忽视。
锂电池储能电站与常规的建构筑物的区别是在有限的空间内储存了大量的锂电池,火灾危险系数大,火灾危险程度高,一旦锂电池发生热失控后,扑救将变得困难,最终形成系统性火灾,烧毁整个集装箱,乃至发生爆炸。针对储能电站的特殊性,消防系统的设置尤为重要。在消防策略上,应该立足于早期探测、精准探测,早期灭火和精准灭火。
消防设施可限制储能系统部分火灾类型的扩散,特别是锂电池热失控后的早期抑制,这能够将事故范围及程度降到最低。
针对于储能锂电池火灾的特点,首先可以从源头抓起,因为储能火灾隐患多来自于电池异常引发的火情,此类火情深入隐患内部,不易被工作人员察觉,因此及早探测到火情信息并准确有效的反馈给消防处置单元就显得尤为重要。
其次,还要考虑灭火剂对电池导电性能的影响,避免扩大对系统正常工作的破坏及伤害。为了确保整体电池系统的安全性,仍然需要在封闭的较大独立储能空间内设置终极消防保护设施,这种设施必须要具备快速灭火以及长期吸热保护的功能,同时还要能够有效防止电池火灾的重复燃烧,避免二次灾害和爆炸事故的发生,防止火灾蔓延至更高级别。
国际挪威船级社(DNV)于2019年发布了一项有关锂电池安全性研究的报告,研究结果表明压缩空气泡沫在扑救锂电池火灾作用,尤其是是主要灭火性能方面(包括灭火能力、长期吸热率、短期吸热率)均优于其他灭火方式,且具有优异的抗复燃性能,在锂电池火灾扑救方面将发挥至关重要的作用。
Q:锂电池储能电站主要采取哪些安全预警及防控措施?
A:储能电站的安全预警措施主要包括电池和电气设备的电压、温度等运行参数异常情况预警、火灾危险信号(可燃气体、烟雾、温度)预警、电池系统绝缘故障探测及预警、消防系统/传感器状态/温控设备/通讯/水浸等异常情况预警;主要通过储能系统的BMS、PCS及EMS等进行控制和保护。
一般而言,需要对储能电池舱、电池簇、电池PACK 箱分级布置探测,对电池运行周期的实时数据进行监测,对电池热失控的特征数据进行采集和分析判断,根据电池发生异常的不同阶段做出不同级别的探测报警,并做出不同的防控处置。
另外,锂电池储能电站的选址、站区的规划、一定距离的防火间距、消防通道等,这些问题都要考虑到。
Q:锂电池储能电站的安全设施成本占比多少?
A:以1MW的储能集装箱为例,传统储能温控、安全预警、灭火方案的支出占比约1%-4%之间。未来,储能安全解决方案技术升级到精准探测维度后,支出占比将会提升至5%-8%。
Q:什么原因会导致锂电池储能电站发生火灾?
A:目前锂电池储能电站发生火灾的主要原因是机械滥用、电滥用与热滥用;锂离子电池材料其本身就因为极高的能量比,极高的活性具备易燃易爆的基本条件。锂离子火灾主要是由于过充过放,造成单体锂电池热失控如果无法及时扑灭,严重情况下将导致热失控,因为储能电站的多个电池 pack 的组合,大量单体电池的紧密堆积无法快速有效的散热导致分险扩散到的锂电pack 直至整个储能电站。
从全球储能电站失火案例来看,热失控的诱因多来自电解液泄漏、过充过放、电芯内短路、绝缘失效、线缆受损,还有一些施工不当等。
Q:怎样推动储能安全可持续发展?
A:储能电站的安全防控贯穿于锂电池制造、电站设计建设、运行维护和事故应急处理等的全生命周期的多个关键环节。在未来,需要借助大数据分析、灵敏的多级监控,最终建立锂电池的运行数据库,完善储能系统在线状态评估与主动安全预警,优化储能电站运维策略。
Q:怎样为家庭或者自有场所选择合适的锂电池储能系统?
A:选择优质的供应商,不要因为价格差异而放弃对优秀产品的了解!同时需要关注该供应商是否有足够的经营年限、丰富的行业经验等。
SES Power是您不错的选择,我们推出的储能产品使用著名品牌的电芯,比如EVE、CATL、BYD。我们的产品的电压范围从12V到560V,容量从1KWh到1MWh,涵盖了铅酸替代、工业配套、UPS、RV、太阳能储能、家庭储能等等。这些产品几乎都是标准化、模块化、集成RS485、CAN等通讯协议,支持远程监控及操作,同时在新一代的的系统中增加AI智能分析和云存储,这样可以确保系统兼容、高速、可靠。
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