新型储能系统“穿”上“金钟罩”

团队成员正在开展储能电池热失控(shīkòng)试验。 项目成果在南方电网宝塘储能(chǔnéng)站工程示范应用。李冕祺摄 新型储能(chǔnéng)作为我国快速发展(fāzhǎn)的新兴产业之一，正在能源绿色(lǜsè)低碳转型中发挥着重要支撑作用。保障储能系统的安全运行成为产业高质量发展的重中之重。 近日，“锂离子电池储能(chǔnéng)系统全寿命周期应用安全技术”项目顺利通过(tōngguò)综合绩效评价。“面对新型电力系统对储能的规模化安全应用需求(xūqiú)，项目构建了包括储能系统设计、性能(xìngnéng)评价、监测预警、火灾防控的全周期安全防控技术体系(tǐxì)。这相当于给接入电力系统的新型储能‘穿’了一层‘金钟罩’。”项目执行负责人、南方电网储能股份有限公司（以下简称“南网储能公司”）储能科研(kēyán)院副院长陈满说。 该项目(xiàngmù)由南网储能公司牵头，中国科学技术大学、北京理工大学、天津消防研究所(yánjiūsuǒ)等单位联合完成。 为储能新技术应用把好“安全(ānquán)关” “锂离子(lǐlízi)电池储能系统(xìtǒng)全寿命周期应用安全技术”项目聚焦于攻克锂离子电池储能系统致灾机理不清、故障(gùzhàng)难以诊断、事故难以预警、灭火困难且易复燃(fùrán)等火灾防控难题，推动锂离子电池储能规模化安全应用。 5月下旬(xiàxún)，在安徽省六安市的中国科学技术大学火灾(huǒzāi)安全全国重点实验室里，一场230安时钠离子储能电池(diànchí)热失控试验正在共享平台上紧锣密鼓(jǐnluómìgǔ)地开展。该平台是我国首个兆瓦级全尺寸电池系统火灾模拟试验共享平台。 作为(wèi)该项目的主要成果之一，全尺寸电池系统火灾模拟试验共享(gòngxiǎng)平台(píngtái)由近(yóujìn)500立方米的主燃烧腔室、集装箱燃烧腔室、大型量热系统等综合构成，可为储能新技术的规模化应用进行试验检测，把好用于电力系统前的“安全关”。 “平台(píngtái)具备不同(bùtóng)层级电池储能系统火灾(huǒzāi)抑制功能，覆盖了我国(wǒguó)新型储能的全部灭火试验需求。同时，平台可以开展过充、加热、短路等(děng)至少3种故障条件下的热失控火灾试验。”火灾安全全国重点实验室副研究员金凯强介绍。基于该平台的试验分析成果，我国储能系统的本体(běntǐ)安全设计得以优化，尤其是在储能装置中创新应用(yìngyòng)的扰流柱结构液冷板、玻璃纤维气凝胶等阻热结构和材料，有效降低了储能系统火灾事故发生的几率。 2023年7月投用以来，该(gāi)平台(píngtái)已累计开展各类新型储能(chǔnéng)火灾试验800余次，涵盖锂电池、钠电池、固态电池等多种材料。“平台所积累的海量试验数据本身就是一个‘富矿’。在(zài)此基础上，我们编制了可供行业参考应用(yìngyòng)的电池储能安全性能等级评价认证实施规则。”火灾安全全国重点实验室副研究员梅文昕表示。 提前15分钟(fēnzhōng)监测火灾 除了提高储能产品(chǎnpǐn)接入电网的“安全(ānquán)门槛”，对储能装置投运后的安全监测同等重要。 火灾消防存在“黄金15分钟”。“任何储能装置的火灾爆炸都有一个演变(yǎnbiàn)过程。我们希望通过(tōngguò)技术手段提前观察到设备故障、热失控、燃爆(ránbào)等事故发生前的征兆，做到提前预防、制止蔓延(mànyán)。”陈满介绍，这样不仅可留出15分钟的处置时间，还能把缺陷故障对电力系统的影响降到最低，甚至(shènzhì)是消除缺陷。 为此，项目团队通过筛选、处理相关试验数据，提出(tíchū)“电热力声气光”六个维度的征兆(zhēngzhào)获取方法，并建立包含108条征兆的征兆集，征兆覆盖了电池单体、电池模块、电池系统等多个(duōgè)方面。 掌握征兆特征只是前提，能获得征兆信息才是目的(mùdì)。“我们精准采集了(le)(le)各个电站470多万个测点数据信息，并运用‘云端’近1800万个算法进行秒级(miǎojí)大(dà)数据分析(shùjùfēnxī)，建成了我国首个吉瓦时级新型储能安全监测平台。”南网储能公司储能科研院数据资产研究所所长张豪告诉记者，该平台能够帮助运维人员“足不出户”地掌握储能设备的健康状态，准确率高达97.6%。 目前，该安全监测平台实时观察着先期接入平台的8座电化学储能站的运行状态(zhuàngtài)。其数据传输(shùjùchuánshū)、状态监测、故障诊断预警、事故还原(huányuán)等各项功能运行稳定。到2025年底，接入该平台的站点数预计将达到85座，总规模预计超过全国(quánguó)总量的2%。 首次应用无氟环保(huánbǎo)灭火材料 对于储能系统，灭火装备宁可备而不用，不可用而不备。项目团队(tuánduì)利用(lìyòng)天津消防研究所的行业技术优势，成功研发(yánfā)出世界首套基于液氮灭火抑爆的储能系统。 该储能系统不仅实现了(le)无氟环保灭火材料在新型储能领域的首次应用，还将扑灭(pūmiè)电池初期火灾时间缩短至5秒内，效率(xiàolǜ)达到原来2倍以上。 “我们(wǒmen)研发了储能系统火灾(huǒzāi)应急处置技术，建立了‘液氮(yèdàn)—二氧化碳—水喷淋’联合作用(zuòyòng)应急处置体系；突破了液氮承压、贮存和制冷等关键技术，研发出液氮灭火抑爆样机。项目提出的液氮与水喷淋共线输送抗冰堵技术，实现了共线传输，提高了技术应用的经济性。”火灾安全全国重点实验室研究员王青松介绍，运用这种新的灭火抑爆技术，扑灭火灾后能确保(quèbǎo)储能装置不复燃(fùrán)、不爆炸。 目前，该套基于液氮灭火(mièhuǒ)抑爆装置已在华南、华东、西北多地(duōdì)试点示范应用，覆盖电源侧、电网侧、用户侧等新型储能在电力系统的(de)各个节点。除了环保，新灭火技术规模化应用的成本可较现有技术降低30%，具有明显的经济(jīngjì)优势。 经过3年的技术(jìshù)攻关，“锂离子电池储能系统全寿命周期应用安全(ānquán)技术”项目形成了覆盖新型储能单体、系统、电站多个层级的成套安全防控技术成果，示范(shìfàn)应用总规模超过(chāoguò)1000兆瓦时，相当于新建了5座高(gāo)安全的大型储能电站。该项目不仅完成一系列关键(guānjiàn)技术创新，形成共性关键技术与装备、支撑平台和标杆工程，且培养了一批储能安全科技人才，实现了我国新型储能安全防控的风险可知、征兆可感、火情可控，为(wèi)产业高质量发展保驾护航。