释能式灭火系统技术”,有效解决储能行业电池热失控火灾焦虑

在2023世界动力电池大会储能发展高峰论坛上,欧盟科学院院士、中国科学技术大学孙金华在介绍电化学储能安全技术研究进展时指出,目前消防系统的探测和灭火技术并不能完全适用于储能电站。
数据显示,全球电化学储能技术的装机占比显著上升,从2020年的9.22%,2021年的12.1%到了2022年已经上升到接近20%。孙金华认为,尽管电化学储能发展迅猛,但行业仍面临着火灾等安全问题,需要在建设、运行和维护等各个环节加强防范措施,以避免火灾等事故的发生。
目前全球已建成的规模化储能大概有五千多座,2022年中国建成的500kWh以上的储能电站大概有772座。据不完全统计,截至目前全球已经发生了七十几起火灾。
通过近十几年的努力,电池本质安全技术有了很大提升。如电池材料体系设计方面,将单体电池的失效概率降至1‱,、即十的负8次方。但目前消防系统的探测和灭火技术不能完全适用于储能电站。
根据储能行业电池引发火灾的现象及火灾扑灭难度大等特点,浙江宇安消防装备有限公司总工程师杨国建及团队,在已有成功研发基于此前D类锂、钠、镁金属火灾灭火剂及D类自动灭火装置技术的成功研发经验上,杨总工及其团队对储能电池火灾发生原理及火灾防控技术进行了进一步深入研究。
通过分析国内外一些储能电池工艺及储能电站电池火灾的案例,杨总工认为,储能电池从正常工作状态到热失控火灾之间有充足的时间可供预警。
目前,虽然BMS、EMS管理系统有对电池热失控管理,但只具备对电池采集和外部充放电的管理能力。然而,在实际的工况中,由于电池工艺、材料不同,很难做到性能状态的一致。如果电池组簇中的某个单体电池的内部器件损坏、产生短路,电池组簇的其它电池仍将会持续为其提供电能,使已故障电池能量得到补充并持续性放电。此时,故障电池的热失控及火灾发展风险将陡然剧增。如早期热失控无法得到有效控制,故障电池必将发生热集聚引发火灾,最后只能借助于自动灭火系统作为灭火手段。
因此,项目研发总工程师杨国建大胆提出BMS+EMS+BTP管理系统的前移技术策略,应用“释能式自动灭火系统”技术进行应对储能电池火灾的有效预防。
当被监控的电池温度达到一定值时,系统装置将自动启动,快速断开充电并释放故障电池组内的电压,以阻止组中其它电池为故障电池持续供电,消减故障电池的热集聚叠加效应。从而从源头上消除故障电池的热失控火灾风险。
据了解,该技术浙江宇安消防拥有独立知识产权。该释能式自动灭火系统由自动灭火系统与释能管理装置两部分组成,其中“释能管理装置”可单独使用,广泛适用于各类储能电站的电池热失控火灾早期预防保护。对已投运的储能电站设施无需进行大规模改装,只需要加装一套“释能管理装置”,就可对现有储能电池组的安全升级,实现对电池早期热失控预警及防止火灾发生。设备的检修人员可第一时间对故障电池组/群进行检测,并找出有问题的电池进行替换或修复,待消除安全隐患后,储能设备可再次投入安全运行。