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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团队成员正在开展储能电池(diànchí)热失控试验。
项目成果在南方电网宝塘(bǎotáng)储能站工程示范应用。李冕祺摄
新型储能(chǔnéng)作为我国快速发展的新兴产业之一,正在能源绿色低碳(dītàn)转型中(zhōng)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”项目顺利(shùnlì)通过综合绩效评价(píngjià)。“面对新型电力系统对储能的(de)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、火灾防控的全周期安全防控技术体系。这相当于给(gěi)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、南方电网储能股份有限公司(以下简称“南网(nánwǎng)储能公司”)储能科研院(yuàn)副院长陈满说。
该项目由南网储能公司牵头(qiāntóu),中国科学技术大学、北京理工大学、天津消防研究所等单位联合完成(wánchéng)。
为储能新技术应用把好(hǎo)“安全关”
“锂离子电池(diànchí)储能系统(xìtǒng)全寿命周期应用安全技术”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(nányǐ)诊断、事故难以预警、灭火(mièhuǒ)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(xiàxún),在安徽省六安市的(de)中国科学技术大学火灾安全全国重点实验室里,一场230安时钠离子储能电池热失控试验正在共享平台上紧锣密鼓地开展。该平台是我国首个(shǒugè)兆瓦级全尺寸(chǐcùn)电池系统火灾模拟试验共享平台。
作为该项目的(mùdì)主要成果之一,全尺寸电池系统(xìtǒng)火灾模拟试验共享平台由近500立方米的主燃烧腔室、集装箱燃烧腔室、大型量热(rè)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,把好用于电力系统前的“安全(ānquán)关”。
“平台具备不同层级(céngjí)电池储能系统火灾抑制功能,覆盖了我国新型储能的(de)全部灭火试验需求。同时,平台可以开展过充、加热、短路(duǎnlù)等至少3种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(jīyú)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(rǎo)流柱结构液冷板、玻璃纤维气凝胶等阻热结构和材料(cáiliào),有效降低了储能系统火灾事故发生的几率(jīlǜ)。
2023年7月投用以来,该平台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(jīlěi)的海量试验数据本身就是一个‘富矿’。在此基础上,我们编制了可供行业参考应用(yìngyòng)的电池储能安全性能等级(děngjí)评价(píngjià)认证实施规则(guīzé)。”火灾安全全国重点实验室副研究员梅文昕表示。
提前(tíqián)15分钟监测火灾
除了提高储能产品(chǎnpǐn)接入电网的“安全门槛(ménkǎn)”,对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(fēnzhōng)”。“任何储能装置的(de)火灾爆炸都有一个演变过程。我们希望通过技术手段提前观察到(dào)设备故障(gùzhàng)、热失控、燃爆等事故发生前的征兆,做到提前预防、制止(zhìzhǐ)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(tiáo)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。
掌握征兆特征只是前提,能获得征兆信息(xìnxī)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(bìng)运用‘云端’近1800万个算法进行秒级大数据分析,建成(jiànchéng)了我国首个吉瓦时级新型(xīnxíng)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,该平台能够帮助(bāngzhù)运维人员(rényuán)“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,该安全监测平台(píngtái)实时观察着先期接入平台的8座电化学储能(chǔnéng)站的运行(yùnxíng)状态。其数据传输、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,总规模预计超过全国总量的2%。
首次(shǒucì)应用无氟环保灭火材料
对于储能系统,灭火装备宁可备而不用,不可用而不备。项目团队利用(lìyòng)天津消防研究所的行业(hángyè)技术优势,成功研发出世界首套(shǒutào)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材料在(zài)新型储能领域的首次应用,还将扑灭电池初期(chūqī)火灾时间(shíjiān)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(huǒzāi)应急处置技术,建立了‘液氮—二氧化碳—水(shuǐ)喷淋’联合作用应急处置体系;突破了液氮承压(chéngyā)、贮存和制冷等关键技术,研发出(chū)液氮灭火抑爆样机。项目提出的(de)(de)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复燃、不爆炸。
目前,该套基于液氮灭火(mièhuǒ)抑爆装置已(yǐ)在华南、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(diànlìxìtǒng)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(jīngguò)3年的(de)(de)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(le)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,相当于新建了5座高(gāo)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、支撑平台和标杆工程,且培养了一批(yīpī)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,为产业高质量发展保驾护航。



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