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作者 / 企业资讯
来源 / 企业资讯
近年来随着国内双碳目标的推进,储能作为推进清洁能源变革的关键迎来了爆发期,据权威机构统计,2022年全球电力储能装机达到53.9GWh,预计2025年全球储能市场装机规模将达 661.3GWh。随着储能行业的发展,储能安全事故也呈上升趋势,据公开资料查询,近10年储能安全事故超70起。如何为储能安全保驾护航,成为企业与行业共同关注的课题。
部分储能事故案例
2019年美国亚利桑那州的公共服务公用事业公司(APS)发生大规模电池储能项目(三元锂电池)爆炸,造成8名消防队员受伤。消防系统进行工作,有效降温,但并未能完全灭火。
2021年4月6日,韩国电站储能系统起火,烧毁面积达22平方米,共造成约4.4亿韩元损失(约合人民币258万元)。韩国储能电站主要采用三星和LG的三元锂电池,该电池体系热失控温度点为200℃,储能系统设计单簇为400kW/1600kWh,4簇并联形式。
2021年4月16日,位于北京丰台区西马场甲14号的北京福威斯油气技术有限公司光储充一体化项目发生火灾爆炸,事故造成1人遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤,火灾直接财产损失1660.81万元。事故直接原因为电池间内的电池发生内短路故障,引发电池及电池模组热失控扩散起火。据悉,电池为二类回收电芯。
2022年10月20日,海南莺歌海盐场100MW平价光伏项目储能电站中1个电池舱储能电池发生起火。项目处于调试阶段,未并网投入运行。
储能安全真的那么头痛吗?
一谈到储能似乎总绕不开安全,据不完全统计,2022年全球储能事故24起,储能事故比例约为0.04%(全球装机总量约53.9GWh,按平均每个项目20MWh算)。储能安全是一个系统性问题,导致安全事故的诱因众多,如电池本体问题、管理系统、设计思路、消防系统、运行环境、安全管理等等。从事故中总结经验,随着工艺、技术的进步,储能安全并非不可避免。
储能安全6大因素,星翼解决之道
1、电芯本体因素
电芯本体安全引发的事故是目前主要的因素。电芯在内/外部因素(寿命老化、内在缺陷、机械、电性能、温度等)影响下均可能导致电芯热失控,引发起火、爆炸等严重后果。
星翼解决方案:
星翼能源从电芯本征安全入手,储能系统全部采用LFP(磷酸铁锂)电芯。相比三元锂电芯,磷酸铁锂热稳定性好,电芯热失控温度点800℃(三元锂为200℃),同时使用寿命更长。从目前公开的资料统计,发生事故的储能系统,三元锂电芯最多,约占比65.2%,磷酸铁锂电芯,约占比6.1%。星翼采用的电芯为储能头部品牌A品的全新电芯,一致性好,电芯通过针刺、过充过放等数十项安全测试,电芯循环寿命达到10000次以上。
2、外部激源因素
外部激源包括挤压,碰撞,过充、过放,绝缘失效造成的电流冲击及外部短路等问题,也包括除电池外部件高温产热造成的热冲击,以及某电池热失控后触发的热蔓延。
星翼解决方案:
星翼能源采用超强机体结构,可以有效隔绝外部挤压、碰撞;电路触点均采用强化防腐工艺,避免接触电阻过大造成内部发热。星翼能源储能系统采用智能保险+接触器+断路器保实现系统毫秒离网,可实现2毫秒内切断短路电流。
在温控方面采用星翼自研的独立液冷温控技术,可以实现电池簇内温差≤2°C(风冷系统,温差≤10℃)处于行业领先水平,可有效控制内部温差。同时电芯间采用航空级隔离单元,避免热失控蔓延。
3、系统集成能力
储能行业高速发展,技术路线的选择及集成能力不足也是诱发因素之一。如并联电池簇设计,簇间容易形成环流,导致电芯处于过充状态,电压升高形成内短路,易造成火灾事故。
星翼解决方案:
星翼能源研发团队,来自于头部新能源企业及汽车动力行业,汇聚了电化学、动力电池、电力电子、PCS\EMS\BMS,热管理等领域专家型人才,同时与国内顶级学府合作,形成理论与研发的有机结合。星翼储能系统采用了独立自研的组串式电气架构设计,无并联,避免环流、直流母线故障,从设计端,避免了因并联电池簇带来的安全隐患。使产品安全性得到提升。
4、运行环境因素
锂电池对环境要求较高,需在各安全窗口参数内运行工作,运行环境管理不善将逐渐影响电池及系统的可靠性,进而演化为事故。
星翼解决方案:
星翼能源通过优化BMS/PCS/EMS管理系统配合独立自由液冷技术,保障系统内各项参数处于最优拟合状态。系统达到IP54防护(PACKIP67)等级,可以抵严寒、高温、风沙等恶劣环境影响。
5、消防系统因素
储能安全离不开消防系统的介入,消防系统是火灾后的最后一道屏障。当安全隐患产生时,系统能否及时或提前发现,能否有效灭火十分关键。
星翼解决方案:
星翼能源采用全氟己酮消防系统与水消防结合的双消防系统,实现双重保障。结合星云管理平台,当安全隐患产生时可及时触发消防系统。使用的全氟己酮可快速气化,通过吸热降温实现灭火。其相比七氟丙烷其灭火性更强、毒性低、更加环保。
6、管理系统因素
管理系统因素包括BMS、PCS、EMS以及对应的联动管控逻辑,控制逻辑的优略对安全的隐患的产生,介入具有较大影响。
星翼解决方案:
星翼能源在软件方面依托自研星云智慧管理平台,通过云边协同、大数据监控电芯、电池簇、储能系统的温度、电压、SOC/SOH等,可实现萌芽级主动预警,提前发现、主动介入,将隐患控制在萌芽阶段。
随着储能行业的高速发展,储能各项制造工艺不断精进,安全技术不断突破。相信在行业及众多储能从业者的努力下,储能安全因素对用户的影响将会是微乎其微。
(图片来源:veer图库)