一、電池儲能行業(yè)簡介

隨著國家推進“雙碳目標”，可再生能源產(chǎn)業(yè)迎 來了跨越式大發(fā)展契機；為保障電網(wǎng)安全、可靠、平穩(wěn)運行，配套建設(shè)電 池儲能電站已是大趨勢；儲能電池的成本和安全成為支撐我國清潔能源發(fā) 展戰(zhàn)略的重大關(guān)鍵技術(shù)。如何解決儲能電池熱失控過程的監(jiān)控和電池安全 處置是目前儲能電池安全的核心。

集裝箱儲能系統(tǒng)一般由儲能電池系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電池管理單元、專用消防系統(tǒng)、專用空調(diào)、儲能 變流器及隔離變壓器組成，并最終集成在一個40英尺集裝箱內(nèi)，單個箱體的布局效果圖如下所示：

二、鋰電池儲能集裝箱安全問題

根據(jù)目前儲能行業(yè)發(fā)生火災進行事故分析，主要原因如下：

1. 鋰離子電池內(nèi)部短路導致熱失控并自燃：鋰離子電池充放電過程中鋰枝晶生長導致隔膜破損使正負極短路 而產(chǎn)生大量熱量，熱量積聚會加劇電池內(nèi)部的電解液分解并產(chǎn)生可燃氣體并釋放更多的熱，最后導致熱失 控和自燃，一節(jié)電池自燃又會熱擴散給周邊電池。而電解液和分解產(chǎn)生的可燃氣體都極易燃燒，這就是鋰 電池起火后會迅猛發(fā)展的原因；

2. 電池本身質(zhì)量問題：有些電池生產(chǎn)過程中存在缺陷，如極片折疊、切割不良、活性材料涂層不良等制造缺 陷。長期電池運行中，電池充放電幅度很大，充滿后仍然持續(xù)充電時，因電池內(nèi)部短路火災發(fā)生可能性會 變高。

3. 電池保護系統(tǒng)欠缺：由于外部接地或短路導致的電沖擊，電池機架保護裝置內(nèi)的直流接觸器發(fā) 生爆炸，導致電池保護裝置內(nèi)的母線和電池保護裝置外殼中發(fā)生二次短路事故，電池內(nèi)可能發(fā) 生火災。

4. 儲能系統(tǒng)安裝不規(guī)范：儲能作為新興產(chǎn)業(yè)，有些儲能系統(tǒng)設(shè)計有缺陷，安裝不注意，電池保管 不良，錯誤接線等安裝疏忽會引起火災。

5. 儲能運行環(huán)境影響及維護問題：儲能行業(yè)一般處于比較惡劣的環(huán)境下， 日夜溫差太大，極易遭 受雷擊、野火等自然威脅，灰塵吸附在電池模塊運營環(huán)境內(nèi)，造成電池和模塊外殼間的接地部 分絕緣損壞，會引發(fā)火災隱患。

6. 儲能系統(tǒng)連鎖反應問題：在儲能電站中，一旦某個電池包出現(xiàn)起火，由于電池密度大，會在瞬 間蔓延至其他電池包甚至集裝箱，導致整個儲能電站停止運轉(zhuǎn)甚至發(fā)生爆炸。實現(xiàn)精準的問題 點定位對于儲能集裝箱的安全非常有必要。

三、感聞解決方案

目前，國內(nèi)儲能集裝箱的消防系統(tǒng)仍然是以煙感、火焰及溫度探測為主，監(jiān)測的目標主要是發(fā)生災后產(chǎn)生的因素，對預防火災收效甚微。實際上，在發(fā)生火災導致出現(xiàn)煙霧、火焰及溫度劇烈上升之前，電池內(nèi)部由于化學反應已經(jīng)開始釋放多種可燃及有毒氣體，對這些氣體進行監(jiān)測對預防發(fā)生火災會有更加明顯的效果。

（1）感聞復合探測器方案

作為專業(yè)氣體探測器的研發(fā)及生產(chǎn)廠家，針對儲能集裝箱，專門開發(fā)了集H2 、CO、煙感、 溫感傳感器于一體的四合一產(chǎn)品-GWD50。

（2）感聞單一探測器方案

如果只需要檢測H2 、CO、煙霧、溫度其中的一個因子，可以選用我司單一傳感器產(chǎn)品GWD30E。

（3）感聞柔性壓力傳感器方案

通過檢測電池箱內(nèi)電池本身壓力變化來診斷電池熱失控情況，本款柔性薄膜壓力傳感器靈敏度高、響應速度快、全柔性設(shè)計，能輕 松適應于平面或曲面的復雜結(jié)構(gòu)件內(nèi)表面，貼合在電池表面感知電池表面 的壓力及形變。

（4）感聞電池安全檢測模組

電池安全檢測模組是集溫濕度、氣體于一體的傳感模組，可用于檢測鋰電池熱失控分解氣體及電解液泄露，且能對電池包內(nèi)鋰  電池熱失控給出準確的預警信息。該模組采用了氣體傳感器陣列，對鋰電池電解液泄露以及電池熱失控散發(fā)的特征氣體可以快  速準確判斷。模組采用高靈敏度氣體傳感器，對H2、CO及電解液揮發(fā)氣體具有極高的靈敏度和良好的響應一致性和長期穩(wěn)定性， 可在熱失控發(fā)生的初期就給出預警信息，并且價格低廉，可以集成到電池包內(nèi)部，實施多點布控，可做到對每個電池包的電池  安全狀態(tài)做到實時預警，并且可以通過對氣體數(shù)據(jù)的分析進一步做電池壽命周期的預測。

（5）感聞滅火系統(tǒng)核心技術(shù)-聲學、低壓、兩相流、細水霧系統(tǒng)

利用氮氣或空氣在低于1.2Mpa壓力下，在噴頭內(nèi) 部產(chǎn)生聲震沖擊 波，把水粉碎成5μm~300μm的 霧滴。

百萬倍的提高了水的比表面積極大增加了水分子的 吸收熱量能力， 冷卻降溫效果極佳。細水霧進入火 場后，充分汽化，迅速彌散，隔絕空氣，使火焰窒 息而滅。細水霧通過對燃燒物的潤濕和乳化作用， 有效形成熱阻隔阻擋熱輻射，極大降低了火焰?zhèn)鞑?速率。

可以高效撲滅A類（可燃固體火災）、 B類（可燃 液體火災）、 E類（電氣火災）火災，并可廣泛應 用于防疫消毒及環(huán)保降塵領(lǐng)域。

（6）感聞儲能電站應用方案

儲能電站鋰電池機架的火災成因及特點表現(xiàn)為單個電池及電池模組的熱失控，電池模組間的熱傳導從而導致不可避免的級聯(lián)熱失控 ，有毒易燃氣體的排放擴散和電池機架的復燃、爆炸。通過電池安全檢測模組實施多點布控可精準定位到出現(xiàn)問題的電池包并且做出相應的隔離處理。另外消防系統(tǒng)也可以根據(jù)上報的氣體報 警信息做對應不同的處理（開啟通風或通風加噴淋）。

對比與傳統(tǒng)淹沒式滅火系統(tǒng)，聲學低壓細水霧滅火系統(tǒng)可以有效作用到鋰電池機 架內(nèi)部，對鋰電池熱擴散、多次射流火、可燃氣體累積和復燃等現(xiàn)象處置能力出色。

聲學低壓細水霧滅火系統(tǒng)屬于主動型全流程防護和監(jiān)控 ，可實現(xiàn):

1. 儲能電站預制艙室內(nèi)部空間火災防控；

2. 電池機架內(nèi)部模組級火災防控。

（7）模組級火災防控系統(tǒng)

聲學低壓細水霧滅火系統(tǒng)可對電池簇機架內(nèi)部的電池模組實現(xiàn)高效的 抑溫、降溫、 滅火。

依據(jù)電池簇機架內(nèi)模組的數(shù)量布置相應的 噴頭數(shù)，系統(tǒng)在保證一次噴放滅火的前提 下（單次噴放時間預設(shè)20s），并能間歇  性多次噴放（間 隔時間預設(shè)5min) ，使鋰 電池組不會出現(xiàn)復燃和爆炸的可能，起到 了 積極有效的保護作用。預制艙中央走道頂部布置聲 學低壓細水霧噴頭、水路和氣路主管道，系統(tǒng)采用全淹沒一次性噴 射方式，主要解決模組或電池簇內(nèi)部火災蔓延 到預制艙內(nèi)部空間形成擴大化火災，且抑制火 焰同時，對有毒CO和煙塵有很好的稀釋作用。

END