中国科大参与研究 给新型储能系统“穿”上“金钟罩”

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。

　　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)转型中发挥着重要支撑作用。保障储能系统的安全运行(yùnxíng)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(yìngyòng)安全技术”项目顺利(shùnlì)通过综合绩效评价。“面对新型(xīnxíng)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”）储能科研院副(fù)院长陈满说。

　　该项目由南网储能公司牵头(qiāntóu)，中国科学技术(kēxuéjìshù)大学、北京理工大学、天津消防研究所等单位联合完成。

　　为储能新技术(jìshù)应用把好“安全关”

　　“锂离子(lǐlízi)电池储能系统全寿命周期应用安全技术”项目聚焦于攻克(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(fùrán)等(děng)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热失控试验正在共享(gòngxiǎng)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(mónǐ)试验共享平台。

　　作为(zuòwéi)该项目的主要成果之一，全尺寸电池系统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、大型量热系统等综合构成，可为储能(chǔnéng)新技术的规模化应用(yìngyòng)进行试验检测，把好用于电力系统(diànlìxìtǒng)前的“安全关”。

　　“平台具备不同层级电池储能(chǔnéng)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(guòchōng)、加热、短路等至少(zhìshǎo)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(jīnkǎiqiáng)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流柱结构液冷板(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，该平台已累计开展各类新型储能(chǔnéng)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(hǎiliàng)试验数据本身就是一个‘富矿’。在此基础上，我们编制了可供(kěgōng)行业参考应用的电池储能安全性能等级(děngjí)评价认证(rènzhèng)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(tíqián)15分钟监测火灾

　　除了提高储能产品接入电网的“安全(ānquán)门槛”，对储能装置(zhuāngzhì)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(néng)装置的火灾爆炸都有(yǒu)一个演变过程。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(děng)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(shènzhì)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(tíchū)“电热力声气光”六个维度的(de)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(mókuài)、电池系统等多个方面。

　　掌握征兆特征只是前提(qiántí)，能获得征兆信息才是目的。“我们精准采集了各个(gègè)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(chǔnéng)安全监测(jiāncè)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(gāi)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座电化学储能站的运行状态。其数据传输、状态监测、故障诊断预警、事故还原等各项功能(gōngnéng)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(zǒngliàng)的2%。

　　首次应用(yìngyòng)无氟环保灭火材料

　　对于储能(chǔnéng)系统，灭火(mièhuǒ)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行业技术优势，成功研发出(chū)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(wúfú)环保灭火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(shíjiān)缩短至5秒内(nèi)，效率达到原来2倍以上。

　　“我们研发了(le)储能系统火灾应急处置技术(jìshù)，建立了‘液氮—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(guānjiànjìshù)，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。”火灾安全全国重点实验室研究员王青松介绍，运用(yùnyòng)这种新(xīn)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(bàozhà)。

　　目前，该套基于液氮灭火抑爆装置已(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(míngxiǎn)的经济优势(yōushì)。

　　经过(jīngguò)3年的技术攻关，“锂离子电池储能(chǔnéng)系统全寿命周期应用安全技术”项目形成(xíngchéng)(xíngchéng)了覆盖新型储能单体(dāntǐ)、系统、电站(diànzhàn)多个层级的成套安全防控技术成果，示范应用总规模超过(chāoguò)1000兆瓦时，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。（来源：科技日报 记者 叶 青 通讯员 黄 昉 李冕祺摄）