目前，全球能源紧缺，新能源产业的发展势在必行，在新一轮能源革命的背景下，储能作为新能源行业的新起之星，已在部分区域内建立储能电站，储能电站能够提升配电网对分布式电源的接纳能力，稳定电网末端节点电压水平，并可作为电网故障或检修时的备用电源，在智能电网建设的变用电环节中发挥巨大作用。在用户侧也能在作为备用电源的同时，实现峰谷套利的经济使用价值，因此储能电站的安全性稳定性对系统的经济性意义重大。
01
新能源面临新挑战
安全问题不容忽视
随着我国碳达峰与碳中和目标的提出，新能源在一次能源消费中的比重不断提高，加速替代化石能源。习近平总书记在中央财经委员会第九次会议 上指出：要实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。随着新能源成为主力能源，逐步增量替代火电，将给电网的稳定运行带来挑战。储能由于具有选址容易、配置灵活等特点，是实现可再生能源消纳和保证电网安全、稳定运行的有效手段，已经在电源侧、电网侧和用户侧等领域得到应用。
集装箱式锂离子电池储能系统作为一种新型储能装备，兼具较高的功率密度和能量密度，同时具有寿命长、可靠性高及环境适应性强等优点，在电 源侧、电网侧和用户侧都具有广泛的应用前景。近年来，江苏、河南、湖南、青海和福建等电网侧百兆瓦级锂离子电池储能电站相继建设投运，在平抑新能源电力波动、提升清洁能源外送能力、电网调峰、调频和电力辅助服务等领域发挥重要作用，大容量集装箱式锂离子电池储能系统成为未来发展的趋势。
集装箱式锂离子电池储能系统是以标准集装箱为载体，将锂离子电池、电池管理系统、监控系统、空调系统、消防系统和配电系统集成在集装箱内，以实现高集成度、大容量和可移动的储能装置。锂离子电池能量密度高，其电解液的溶剂通常为有机碳酸酯类化合物，具有闪点低、化学活性高和极易燃烧的特点。即使在集装箱设计中考虑了防护措施，仍很难避免由于锂电池过充电、过放电、短路和机械性破坏时所导致的储能电池内部热失控，进而导致爆炸、燃烧等连锁反应。由于集装箱内的锂离子电池采用集成化设计，当某一组锂电池发生热失控后，会对周围的电池产生强烈的热冲击，造成热失控蔓延，同时生成大量烷烃类可燃气体，可能发生严重的火灾甚至爆炸事故。近年来，电化学储能电站安全事故时有发生，国内外已总计发生30多起储能电站起火事故，造成财产损失和人员伤亡。锂离子电池储能系统的安全问题成为制约行业快速发展的重要因素，越来越受到社会各界关注。
电力升级
安全先行
02
解决安全问题需要技术创新
技术升级紧跟时代需求
我国部分研究机构近年来开展了储能电池火灾防护技术研究、电化学储能电池热失控实验检测技术研究等基础性课题研究。研究主要针对单体电池及电池模块级别，对锂离子电池储能柜、电池簇及储能系统开展的相关实验研究较少，相关安全测试方法、标准规范尚未建立健全。集装箱式锂离子电池储能系统电池簇单体数量多，电池簇并联数量大。单体锂离子电池一旦热失控发生火灾，燃烧温度高，燃烧速度快，扑救难度大。不同化学体系的锂离子电池燃烧差异性大，产生大量的有毒、有害烟气，在燃烧过程中可能存在爆炸的危险。锂离子电池模组中，单体锂离子电池热失控引发相邻电池发生热失控的多米诺效应，当火灾发生后造成剧烈燃烧，导致储能系统整体失火或爆炸，给消防灭火救援工作带来巨大的挑战。
去年10月以来陆续实施的《电化学储能电站安全技术要求》，其中在电池管理系统的安全要求中硬性规定：一个电池柜至少布置2个气体信号采集点，也就是说至少有两个气体传感器模块参与安全预警工作。那么作为一种储能电池安全防护装置及系统，就需要通过设置于储能电站柜体内的气体浓度探测器和温度传感器，采集电池模块的温度信息和所在空间的气体浓度信息。在电池PACK层面的小空间内快速检测多种火灾信息，通过多信息对锂电池的热失控状态进行判断，并自动释放灭火药剂进行灭火。
现有技术中储能行业消防方案多采用柜式七氟丙烷灭火装置，对储能系统所处空间进行淹没式气体灭火，而对于锂电池热失控监测预警，目前主流技术手段仅仅采用烟雾传感器采集异常信息，对于其他的锂电池热失控的隐患不能第一时间检测到故障，造成火势蔓延形成重大事故。加装了气体检测模块的方案提供一种储能电池安全防护预警装置及系统方案，能够精准的检测锂电池的热失控信息，提高了安全防护效率。
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提高安全预警基线
助力储能安全的标准线
这种储能电池安全防护装置方案，包括以下单元：
储能电池预警模块单元
气体检测模块，设置于柜体内，用于探测所述柜体内的气体浓度信息；
温度传感器，设置于电池柜体内，用于探测柜体内的所述电池模块的温度信息；
控制模块，与气体检测模块和温度传感器电连接，用于根据气体浓度信息及温度信息生成灭火指令；
容纳灭火药剂的灭火装置，与柜体连通，且与控制模块连接，用于根据所述灭火指令向所述柜体释放所述灭火药剂。
配合智能管理平台，与储能电池安全防护装置连接，用于采集并显示所述储能电池安全防护装置的设备信息，并根据设备信息对储能电池安全防护装置进行集中调度（设备信息包括：灭火设备信息、环境和火灾信息、电池状态信息和位置信息）。
在电池PACK层面的小空间内快速检测多种火灾信息，通过多信息对锂电池的热失控状态进行判断，并自动释放灭火药剂进行灭火。消防安全问题是影响储能行业发展的最重要因素，锂离子电池储能系统的安全性是个复杂的综合性问题。需要针对集装箱式锂离子电池储能系统消防灭火的特点和技术需求，从消防安全标准体系建设、新型消防技术及装置研发和火灾早期探测预警装置研发等方面开展系统研究。建立系统、科学的技术标准体系及测试规范，开发有针对性的锂离子电池储能系统消防预警灭火技术。提升集装箱式锂离子电池储能系统的安全性，促进集装箱式锂离子电池储能系统在新型电力系统中的规模化应用。
