新型储能系统“穿”上“金钟罩”

团队(tuánduì)成员正在开展储能电池热失控试验。 项目成果在南方电网宝塘(bǎotáng)储能站工程示范应用。李冕祺摄 新型储能作为我国快速发展的新兴产业(xīnxīngchǎnyè)之一，正在能源绿色低碳转型中发挥(fāhuī)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(gāozhìliàng)发展的重中之重。 近日，“锂离子电池储能系统全寿命周期应用安全(ānquán)技术”项目(xiàngmù)顺利通过综合绩效评价。“面对新型(xīnxíng)电力系统对储能的规模化安全应用需求，项目构建了包括储能系统设计、性能评价、监测(jiāncè)预警、火灾防控的全周期安全防控技术体系。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(yǒuxiàngōngsī)（以下简称“南网储能公司”）储能科研院副(fù)院长陈满说。 该项目由南网储能公司牵头(qiāntóu)，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(xīn)技术应用把好“安全关” “锂离子电池储能系统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(jīlǐ)不清、故障难以诊断、事故难以预警、灭火(mièhuǒ)困难且易复燃等(děng)火灾防控难题(nántí)，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安全全国重点实验室里，一场230安时钠离子储能电池热失控试验正在(zhèngzài)共享平台(píngtái)(píngtái)上紧锣密鼓地开展。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。 作为该项目的(mùdì)主(zhǔ)要成果之一，全尺寸电池系统火灾模拟试验共享平台由近500立方米的主燃烧腔室(qiāngshì)、集装箱燃烧腔室、大型量热系统等综合构成，可(kě)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”。 “平台具备不同层级电池储能(chǔnéng)系统火灾抑制功能，覆盖了我国新型储能的全部灭火试验需求(xūqiú)。同时，平台可以开展过充、加热、短路等至少3种故障条件下(xià)的热失控(shīkòng)火灾试验。”火灾安全(ānquán)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(jiégòu)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，该平台(píngtái)已累计开展各类新型储能火灾试验800余次，涵盖锂电池、钠电池、固态电池等多种材料。“平台所(suǒ)积累的海量试验数据本身就是(jiùshì)一个‘富矿’。在此基础上，我们编制了可供行业参考应用的电池储能安全(ānquán)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(fùyánjiūyuán)梅文昕表示。 提前15分钟监测(jiāncè)火灾 除了提高(tígāo)储能产品接入电网的“安全门槛”，对储能装置投运后的安全监测(jiāncè)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过程(guòchéng)。我们(wǒmen)希望(xīwàng)通过技术手段提前观察(guānchá)到设备故障、热失控、燃爆等事故发生前的征兆，做到提前预防、制止蔓延。”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“电热力(rèlì)声气光”六个维度的(de)征兆获取方法，并建立包含108条(tiáo)征兆的征兆集，征兆覆盖了电池单体、电池模块、电池系统等多个方面。 掌握征兆特征只是前提，能获得征兆信息才是目的。“我们精准(jīngzhǔn)采集了各个电站470多万个(duōwàngè)测点(cèdiǎn)数据信息，并(bìng)运用‘云端’近1800万个算法进行秒级大数据分析，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(suǒzhǎng)张豪告诉记者，该(gāi)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(xiānqī)接入平台的8座电化学储能站的运行状态(zhuàngtài)。其(qí)数据传输、状态监测、故障诊断预警、事故还原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(chāoguò)全国总量的2%。 首次应用无氟环保(huánbǎo)灭火材料 对于储能系统(xìtǒng)，灭火装备宁可备而不用，不可用而不备。项目团队利用天津消防研究所的行业(hángyè)技术优势，成功研发出世界首套(shǒutào)基于液氮灭火抑爆的储能系统。 该储能系统不仅实现了无氟环保灭火(mièhuǒ)材料在新型储能领域的(de)首次应用，还将扑灭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。 “我们研发了储能(chǔnéng)系统火灾应急处置技术，建立了‘液氮—二氧化碳—水喷淋’联合(liánhé)作用应急处置体系；突破了液氮承压(chéngyā)、贮存和(hé)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(yánjiūyuán)王青松介绍，运用这种新的灭火抑爆技术，扑灭火灾后能确保储能装置不(bù)复燃、不爆炸。 目前，该套基于液氮灭火抑爆装置已在(zài)华南、华东、西北多地试点示范应用，覆盖电源侧、电网侧、用户(yònghù)侧等新(xīn)型储能在电力系统的各个节点(jiédiǎn)。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%，具有明显的经济优势。 经过3年的技术(jìshù)攻关，“锂离子电池储能(chǔnéng)系统全寿命周期应用(yìngyòng)安全技术”项目形成了(le)(le)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，示范应用总规模超过(chāoguò)1000兆瓦时，相当于新建了5座高安全的大型储能电站。该项目不仅完成一系列关键技术创新，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(yīpī)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，为产业高质量发展保驾护航。