关税政策自戕本土企业 美小企业主:美国成制造业竞争力低地
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团队成员正在(zhèngzài)开展储能电池热失控试验。
项目成果在南方电网(nánfāngdiànwǎng)宝塘储能站工程示范应用。李冕祺摄
新型(xīnxíng)储能作为我国快速发展(fāzhǎn)的新兴产业之一(zhīyī),正在能源绿色低碳转型中发挥着重要支撑作用。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技术”项目(xiàngmù)顺利通过(tōngguò)综合绩效评价(jìxiàopíngjià)。“面对新型电力系统(diànlìxìtǒng)对储能的规模化安全应用需求,项目构建了包括(bāokuò)储能系统设计、性能评价、监测预警、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(fùzérén)、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(kēxuéjìshù)大学、北京理工大学、天津(tiānjīn)消防研究所等单位联合完成。
为储能新技术应用(yìngyòng)把好“安全关”
“锂离子电池储能(chǔnéng)系统全寿命周期应用安全技术”项目(xiàngmù)聚焦于攻克(gōngkè)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(nántí),推动锂离子电池储能规模化安全应用。
5月(yuè)下旬,在安徽省六安市的中国科学技术大学(dàxué)火灾安全全国重点实验室里(lǐ),一场230安时钠离子储能电池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)系统火灾模拟试验共享平台由近500立方米(lìfāngmǐ)的主燃烧腔室、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(guīmóhuà)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系统火灾抑制功能,覆盖了我国(wǒguó)新型储能的(de)(de)全部灭火试验需求。同时,平台可以开展过充(guòchōng)、加热、短路等至少3种(zhǒng)故障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(liúzhù)结构液冷板(bǎn)、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。“平台所积累的(de)海量试验数据本身就是一个‘富矿’。在此基础(cǐjīchǔ)上,我们编制了(le)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梅文昕表示。
提前15分钟监测火灾(huǒzāi)
除了(chúle)提高储能产品接入电网的“安全门槛”,对(duì)储能装置投运后的安全监测同等重要。
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)。我们希望通过技术手段提前观察到设备故障、热失控(shīkòng)、燃爆等事故发生前的征兆(zhēngzhào),做到提前预防、制止蔓延。”陈满(chénmǎn)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、处理相关试验数据,提出“电热力声气光”六个维度的征兆(zhēngzhào)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(xìtǒng)等多个方面(fāngmiàn)。
掌握(zhǎngwò)征兆特征只是前提,能获得征兆信息才是目的(de)。“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(suànfǎ)进行秒级大数据分析,建成了我国首个(shǒugè)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张豪告诉记者,该平台能够(nénggòu)帮助运维人员“足不出户(zúbùchūhù)”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(zhe)先期接入平台的(de)8座电化学储能站的运行(yùnxíng)状态。其数据传输、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(zhàndiǎn)数预计将达到85座,总规模预计超过全国总量的2%。
首次应用无氟(wúfú)环保灭火材料
对于储能系统(xìtǒng),灭火装备宁可备而不用(bèiérbùyòng),不可用而不备。项目团队利用天津消防研究所的行业技术(jìshù)优势,成功研发出世界首套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首次应用,还将扑灭电池初期火灾时间缩短(suōduǎn)至(zhì)5秒内,效率达到原来2倍以上。
“我们研发了储能系统火灾(huǒzāi)应急(yìngjí)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(jīngjìxìng)。”火灾安全全国重点实验室(shíyànshì)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(zhuāngzhì)不复燃、不爆炸。
目前,该套(gāitào)基于液氮灭火抑爆装置已在华南、华东、西北多地试点(shìdiǎn)示范(shìfàn)应用,覆盖电源侧、电网侧、用户侧等新型储能在电力系统的各个节点。除了环保,新灭火技术规模化(guīmóhuà)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(fángkòng)技术成果,示范应用总规模超过1000兆瓦(zhàowǎ)时,相当于新建了5座(zuò)高安全的大型储能电站。该项目不仅完成(wánchéng)一系列关键技术(guānjiànjìshù)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(wèi)产业高质量发展保驾护航。



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