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试验(shìyàn)。 项目成果在南方电网宝塘储能站工程示范应用。李冕祺摄(lǐmiǎnqíshè) 新型储能作为我国快速发展的新兴产业之一，正在能源绿色低碳转型中发挥着重要支撑作用(zuòyòng)。保障(bǎozhàng)储能系统的安全(ānquán)运行成为产业高质量发展的重中之重。 近日，“锂离子电池储能系统(xìtǒng)全寿命周期应用安全技术”项目顺利(shùnlì)通过(tōngguò)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、监测预警、火灾(huǒzāi)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(yīcéng)‘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”）储能科研院副院长陈满说。 该项目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(tiānjīn)消防研究所等(děng)单位联合完成。 为储能新技术应用把好“安全关(guān)” “锂离子电池储能(chǔnéng)系统(xìtǒng)全寿命周期应用(yìngyòng)安全技术(jìshù)”项目聚焦于攻克锂离子电池储能系统致灾机理不清、故障难以诊断、事故难以预警、灭火困难且易复燃等火灾防控难题，推动锂离子电池储能规模化安全应用。 5月下旬，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(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(xìtǒng)火灾模拟试验共享平台。 作为该项目的主要成果之一，全尺寸电池(diànchí)系统(xìtǒng)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，可为储能新技术的规模化应用进行试验检测，把好用于(yòngyú)电力系统前的“安全关”。 “平台具备不同层级电池储能系统(xìtǒng)火灾抑制功能，覆盖(fùgài)了我国新型储能的全部灭火试验需求。同时，平台可以开展过充(guòchōng)、加热、短路等(děng)至少3种故障(gùzhàng)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安全设计得以优化，尤其是在储能装置中创新应用的扰流柱结构液冷板、玻璃纤维气凝胶(níngjiāo)等阻热结构和(hé)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(lěijì)开展各类(gèlèi)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。“平台所积累的海量试验数据(shùjù)本身就是一个‘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性能等级评价认证实施规则。”火灾安全全国(quánguó)重点实验室副研究员梅文昕表示。 提前15分钟监测(jiāncè)火灾 除了提高储能产品接入电网的“安全(ānquán)门槛”，对储能装置投运后的安全监测同等(tóngděng)重要。 火灾(huǒzāi)消防(xiāofáng)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。我们希望通过技术手段提前(tíqián)观察到设备故障、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，甚至是消除(xiāochú)缺陷。 为此，项目团队通过筛选、处理相关(xiāngguān)试验数据，提出“电热力声气光”六个(liùgè)维度的征兆获取方法，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、电池系统等多个方面(fāngmiàn)。 掌握征兆特征(tèzhēng)只是(zhǐshì)前提，能获得征兆信息才是目的。“我们精准采集了各个电站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大数据分析，建成了我国首个吉瓦时级(shíjí)新型储能安全监测平台。”南网(nánwǎng)储能公司(gōngsī)储能科研院数据资产研究所所长(suǒzhǎng)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(gāi)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。其(qí)数据传输、状态监测、故障诊断(gùzhàngzhěnduàn)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(guīmó)预计超过全国总量的2%。 首次应用无氟(wúfú)环保灭火材料 对于(duìyú)储能系统，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(de)行业技术优势，成功(chénggōng)研发出世界首套基于液氮灭火抑爆的储能系统。 该储能(chǔnéng)系统不仅(bùjǐn)实现了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，效率达到原来2倍以上。 “我们研发了储能系统火灾应急处置技术，建立了‘液氮(yèdàn)—二氧化碳—水喷淋’联合作用应急处置体系；突破了液氮承压、贮存和制冷等关键技术，研发出液氮灭火(mièhuǒ)(mièhuǒ)抑爆样机(yàngjī)。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，扑灭火灾后能确保储能装置不(bù)复燃(fùrán)、不爆炸。 目前，该套基于液氮灭火(mièhuǒ)抑爆(yìbào)装置已在华南(huánán)、华东、西北多地试点示范应用，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%，具有明显的经济优势。 经过3年的技术攻关，“锂离子(lǐlízi)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，示范应用总规模超过1000兆瓦时，相当于新建(xīnjiàn)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(biāogān)工程，且培养(péiyǎng)了一批储能安全科技人才(kējìréncái)，实现了我国新型储能安全防控的风险可知、征兆(zhēngzhào)可感、火情可控，为产业高质量发展保驾护航。