登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
近日,中国电力企业联合会发布了24个电化学储能行业创新与应用典型案例,旨在进一步推动行业安全高质量发展,发掘总结并交流推广成功经验和有益做法,发挥典型引领作用。今天我们推出第二十个典型案例——“高海拔复杂条件下电池储能系统热失控安全防护技术研究”。相关案例集还将在2025年3月27日举办的“第三届中国储能大会”上发布,敬请关注。
高海拔复杂条件下电池储能系统热失控安全防护技术研究
华电西藏能源有限公司
一、项目简介
西藏自治区那曲市色尼区12万kW光伏发电电力保供项目,是目前西藏自治区最大的光伏项目,需配备容量为30MW/120MWh的储能系统。项目所在地具有海拔高、空气密度小,年平均气温低、昼夜温差大,气候干燥、雷暴天气多,紫外辐射强、环境相对恶劣,设备运距远和人口流动少等特点。
本项目通过搭建电池模块层级的热失控测试平台、电池储能系统消防安全预警与分级保护系统,实现电池模组层级电芯间不发生热失控扩散与降温、降功率、停机,以及灭火分级管控目标,构建了储能系统安全防控技术体系。
二、解决方案
高海拔复杂条件下电池储能系统的热失控安全防护是实现储能电站安全运行的重要举措。
储能电站的安全问题是系统性问题,往往由某一因素引发,多因素交互作用演化发展,最终导致储能电站的起火或爆炸。储能电站发生安全事故主要有电池本体故障、外部激源、运行环境因素和管理系统故障四类原因。电池本体故障:其诱发安全事故的原因主要包括电池制造过程中的瑕疵、电池老化等带来安全性退化,可能造成电池内短路,引起局部过热造成热失控。外部激源:在外界电、热、机械等的刺激下,电池会发生热失控反应,释放出大量高温可燃气体混合物而发生爆炸。运行环境因素:锂电池需要在各参数的安全范围内工作,运行环境不佳将影响电池及系统的可靠性,进而演化为事故。管理系统故障:管理系统是电化学储能系统的核心控制单元和决策单元,如果电池储能系统缺乏内部可行的安全设计,一旦某个电池出现故障,很容易导致储能系统的整体失控。
图1 储能系统事故诱发扩散示意图
所以,发展高海拔复杂条件下的热失控防护技术是电站安全运行的重要举措,也是电池储能系统发展的必然趋势。热失控防护技术关系到电池储能系统在储能领域的地位,解决电池储能的安全问题必然会促进储能行业发展。
解决方案:
1. 高海拔复杂条件下电池储能系统的热阻隔防护技术
针对高海拔、大温差、强辐射等复杂条件下电池模组电芯间的热失控扩散难以抑制的问题,通过搭建电池模块层级的热失控测试平台,分析不同布置方式、类型、结构下热阻隔材料的热阻隔效果,验证拟选热阻隔材料阻隔效果,确定高海拔地区应用环境及场景下电池储能系统的热失控安全防护技术,实现电池模组层级电芯间不发生热失控扩散,且电池簇外部无明火。
图2 高海拔储能系统热阻隔材料
2. 高海拔复杂条件下电池储能系统消防安全预警与分级保护技术
针对高海拔、大温差、强辐射条件下电池储能系统安全设计不系统、监测预警不精准、防控措施不充分等问题,本项目根据灾前干预、灾后阻隔与灭火抑爆等火灾发生全过程管控要求,基于全寿命周期电池储能系统故障精准诊断及预警技术、协同保护及高效灭火技术,分析电池储能系统电、热、声、气等信息采集布置方式及探测位置,确定预警、降温、降功率、停机、灭火分级管控策略,构建储能系统安全防控技术体系。
图3 高海拔储能系统多重监测预警
图4 技术路线图
三、关键点与创新点
(一) 研究基础
多年来,比亚迪汽车工业有限公司在储能电芯领域磷酸铁锂电池技术上,首创将刀片电池应用于储能系统,利用磷酸铁锂电池高安全性、低成本的特点,打造第一款具有高安全等级的储能电芯。储能电池的安全控制全方位协同了电芯设计、电池结构等工段。目前累计出货量超过20GWh,分布于全球23个国家的超过400个城市,事故发生率为0%。在储能系统方面,合作单位曾攻克了电池并联的均流控制技术、液冷散热技术、高效模组技术、PCS(储能变流器)模块开发及系统联调匹配等技术难题,并进行规模化应用,液冷储能系统累计装机容量超过5GWh。
图5 刀片电池
(二) 创新点
(1)归纳高海拔场站特点,针对高海拔场站特点进行技术需求分析:
1)海拔高、空气稀薄、空气密度小,导致空气对流散热弱,空气击穿风险高。
2)年平均气温低、昼夜温差大,对系统温度控制要求高,须具备低温启动能力。
3)气候干燥、湿度低、雷暴天气多,易产生静电,系统有防雷暴需求。
4)太阳辐照好、紫外辐射强,辐射强影响系统暴露寿命。
5)设备运距远、人口流动少,对设备运维要求高。
图6 高海拔储能电站
(2)高海拔储能电站发生安全事故主要有电池本体故障、外部激源、运行环境因素和管理系统故障四类原因。
针对四类安全事故的主要原因,提出高海拔地区应用环境及场景下电池储能系统的热失控安全防护技术。
1)电池本体安全——刀片电池高安全设计。
相比于卷绕电池易发生拐角析锂、锂枝晶引发安全风险,针对高海拔环境设计的叠片电池工艺无析锂风险,无内短路隐患。
图7 电池横截面及拆解对比
针对高海拔环境设计的超大长宽比电池结构,散热更优,不易产生热聚集。377Ah刀片电池的相对表面积约为320Ah 伏达电池的1.83倍,可用换热面积约为320Ah 伏达电池的1.98倍。
针对高海拔环境设计的加厚陶瓷隔膜,抗刺穿、热失效阈值更高。刀片电池使用陶瓷-聚丙烯隔膜更耐刺穿、更耐高温,电池发生热失控的温度阈值更高。
刀片电池极柱使用陶瓷工艺,具有耐高温、耐高压、寿命长等特性,全寿命周期不漏液。针对高海拔环境设计的陶瓷极柱,寿命更长,长效防护不漏液。
2)外部激源阻隔——电池安全隔离、系统安全防护设计。
一般电池的导热系数为2.11W/(m•K),空气的导热系数为0.023W/(m•K)。增加电池间的空气间隙厚度,既可减少相互之间的传热,又能增加向环境的散热。间隙较小,热失控时电池变形剧烈,不能阻止膨胀后的电池之间的接触;间隙较大,影响系统的体积能量密度。更高热阻的隔热材料可有效降低在热失控发生时电池之间的热量传递。隔热材料应具有高工作温度,低导热系数和较小的体积,以最小限度地影响电池系统的能量密度。
刀片电池储能系统单柜柜体采用耐火钢板防护,耐火极限不低于2h的隔墙保护。双面涂层柜体间进行空气间隙隔热,增大系统间热阻,抑制热源横向扩散,保护系统安全。
图8 高海拔设计刀片电池储能系统
高海拔储能系统具有独立配电汇流设计。配电汇流柜独立设计使系统电气完全隔离,实现电芯+柜体+电气三重隔离,降低热失控风险,有效阻隔热蔓延。
高海拔储能系统具备三级直流熔断设计,快速熔断,切断一次设备故障,保护电池舱,防止故障范围扩大。
高海拔储能系统配置防雷器、避雷器来防止多雷暴环境对系统的影响。
图9 防雷器与避雷器
3)运行环境稳定——高海拔液冷系统密封隔绝设计。高海拔储能系统配备了单柜独立供热、通风和空气调节设计,以提升温度一致性。
分布式热管理具有以下优势:一簇一管理、路径短、冷却液流量均匀、温度一致性好、簇级独立温控和故障影响小。
图10 分布式热管理结构示意图
4)系统管理科学——高海拔消防系统设计。
参考电池热失控的演变过程,结合高海拔环境特点及电气安全、风险防范等要求,电池系统的火灾消防系统的设计具备以下多重预警功能:
热管理设计预防:液冷系统散热效率较高,从抑制热扩散方面避免热失控对电池产生损伤。
安全状态早期预警:通过大数据及智能监测BMS(电池管理系统)持续监测电池的安全状态,提高状态的检测精度,实现极早期预警。
提前预警:烟感、温感、可燃气体传感器触发报警,开启声光报警器和警铃,自动灭火系统灭火。
四、实际成效
本项目的实施将有利于形成长期稳定的产学研合作,极大地推动科研院所基础理论研究成果向工程应用方向转化,助力储能产业的转型升级。同时,本项目的研究成果将提高电池储能系统的安全性能,减轻由其火灾爆炸事故、退役,以及报废等带来的生态环境压力,保障人民的生命和财产安全。
五、经济效益及推广前景
电池储能是成熟的新型储能技术,“十四五”期间装机规模持续快速发展,预计到2025年底新型储能装机规模达3000万kW以上。本项目将有效解决电池储能系统全寿命周期应用安全技术难题,助力储能规模化健康发展,有效促进和优化新能源产业的升级并加大国际竞争优势。储能产业的快速发展,将极大推动故障诊断、预警报警、消防等安全相关产业的快速发展,市场前景广阔。
本项目于2022年12月8日投产发电,截至2024年6月底,发电量达22722万kWh,电费收益为7638.39万元。在电池模块层级的热失控测试平台、电池储能系统消防安全预警与分级保护系统有效支撑下,储能系统安全稳定运行。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
在AI加速行业数智化发展的大潮下,海博思创推出了超级运维助手“海博精灵HyperGenie”,服务储能电站运维提效降本。“海博精灵HyperGenie”是一款基于国产开源通用大模型和私域储能领域知识库进行设计开发的专属智能体,提供精准故障定位、多场景操作指导、灵活数据分析探索等运维辅助服务,推动企业迈
近日,海辰储能与德国可持续能源综合服务商Schoenergie达成里程碑式合作,正式启动双方在德首个大型电力级储能系统项目。该合作不仅标志着海辰储能在欧洲核心市场的战略深耕,更以创新技术为德国能源转型注入新动能。Schoenergie来访海辰储能厦门总部技术赋能:打造毫秒级响应的智慧储能枢纽该项目将部
近日,华东能源监管局发布了《电化学储能电站本质安全提升工程工作方案》,明确以“全面消除安全风险、严格安全准入、淘汰落后设备、推广先进技术、科技赋能”为核心,提出在2025年底前完成淘汰退出严重危及安全的工艺设备及系统,在2026年底前完成对所有在运电站的安全改造升级,并于2027年底实现全省
北极星储能网讯:5月13日,中国招投标公共服务平台发布安徽亳州涡阳县300MW/600MWh用户侧储能电站EPC招标公告,项目招标人为涡阳驭风发电有限公司,资金来源为自筹资金。项目拟于安徽亳州涡阳县境内产业园区、生产制造等工商业建设用户侧分布式储能电站,拟建设分布式储能系统容量为300MW/600MWh,项目
1.储能BMS与PCS之间关系储能系统通常由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)这四个关键设备组成。其中储能BMS与PCS存在着密切的联系和互补关系,二者在储能系统中各自承担着不同的功能但相互协作共同实现对储能系统的全面管理和控制。未来随着储能技术的不断发展和应
近日,比亚迪储能与圣劳伦佐集团(简称“圣劳伦佐”)在深圳坪山比亚迪总部举行战略合作签约仪式。圣劳伦佐首席创新官PaoloBertetti、圣劳伦佐集团采购总监DamianoVincenzoPatelli,比亚迪储能及新型电池事业部总经理尹小强、新型应用产品线总监姜新军等出席签约仪式。根据协议内容,双方确定“开放创
北极星储能网获悉,日前,液流电池企业湖南省银峰新能源有限公司宣布完成A轮融资,获得兴湘资本的数千万元投资方,资金将用于产能扩张、原材料采购等。据悉,银峰新能源成立于2013年,主要从事全钒液流电池储能系统研发、制造与应用,目前在长沙设有总部研发中心,另外在宜春、商洛、古丈、娄底等地布
北极星储能网获悉,5月12日,安康高新技术产业开发区财政局旗下企业陕西金州汇能能源科技有限公司发布安康高新区6MW/24MWh全钒液流储能电站工程EPC总承包招标公告。项目位于陕西省安康市,本项目规模为6MW/24MWh,分为6个1MW/4MWh的独立子站,拟采用模块化全钒液流储能装置,每个1MW/4MWh子站系统由8个
日前,西澳大利亚州能源开发商Synergy公司宣布,该公司部署的2GWhCollie电池储能项目中的640个电池组已经安装完毕。电池组和逆变器的安装工作于2024年10月初启动,该项目于2024年3月在退役的Collie燃煤发电厂原址上开工建设,建成后将成为澳大利亚规模最大的电池储能项目之一。该项目将接入西南联网系
北极星储能网获悉,5月12日,宁夏电投发布了关于永利中卫3GW光伏基地项目300MW/600MWh储能电站EPC招标的答疑,其中明确投标人编制第三年通过增容方式满足原直流侧200MWh,首年连续充电时间不小于2小时。另外方案要求BMS使用被动均衡方案,且投标方许提供3个储能场站对应的3套EMS系统。原文如下:宁夏电
北极星储能网获悉,在慕尼黑Intersolar展上,保加利亚储能企业IPS正式发布大储能系统#x2014;EXERONX-BESS8。据了解,目前EXERONX-BESS的系统容量有5MWh和6.5MWh两种,但在eesEurope上展示的为最新一代产品,具8.1MWh容量,在标准的20英尺集装箱式外形尺寸内集成了4MW逆变器。X-BESS8采用全自主研发的、
北极星储能网获悉,5月13日,巴能集团所属内蒙古淖尔能源开发有限公司乌拉特中旗德岭山500千伏变电站电网侧储能项目开工仪式在内蒙古巴彦淖尔市乌拉特中旗德岭山镇举行。本项目建设容量100MW/400MWh,采用磷酸铁锂储能技术,配套智能能量管理系统,具备高效调峰、调频及应急备用等功能。项目建成后,可
北极星储能网获悉,5月13日,江西省九江市湖口县人民政府与上海融和元储能源有限公司举行投资200MW/400MWh独立储能项目签约仪式。此次签约项目预计总投资5亿元,用于建设200MW/400MWh独立储能电站一座。项目全部建成投产达效后,预计实现年产值5000万元、年税收约650万元。
北极星储能网获悉,4月29日,甘肃省首个百兆瓦级独立储能电站——通渭易恒宸100MW/400MWh独立储能项目在通渭县马营镇东关村正式完工。该电站由甘肃通渭易恒宸新能源科技有限公司投资建设,总投资8亿元,占地39亩,总装机容量100MW/400MWh,采用锂电池储能方式建设,不仅是清洁能源产业的关键工程,更将
5月12日从国网新疆电力有限公司获悉,新疆电源装机规模突破2亿千瓦,达到2.01亿千瓦。其中,新能源发电装机容量达到1.12亿千瓦,占比55.72%。在新能源发电装机中,风电装机4952万千瓦,光伏发电装机6286万千瓦。近年来,新疆紧扣打造全国能源资源战略保障基地定位,加快推动新能源发展。截至2024年年底
当地时间5月10日至12日,中国能建党委副书记、总经理倪真赴科威特开展系列商务活动。10日,倪真拜会了科威特第一副首相兼内政大臣法赫德、水电可再生能源大臣苏拜赫。苏拜赫表示,中国能建在能源基础设施领域综合实力突出,承建的苏比亚配水工程对促进当地社会民生发展意义重大。当前科威特正积极开展
近日,海辰储能与德国可持续能源综合服务商Schoenergie达成里程碑式合作,正式启动双方在德首个大型电力级储能系统项目。该合作不仅标志着海辰储能在欧洲核心市场的战略深耕,更以创新技术为德国能源转型注入新动能。Schoenergie来访海辰储能厦门总部技术赋能:打造毫秒级响应的智慧储能枢纽该项目将部
新能源车主在用电深谷时充电,用电高峰时向电网放电,通过参与电网削峰填谷获取收益,这样的“好事”在山东淄博成为现实。淄博市车网互动V2G试点项目是国家首批车网互动规模化应用试点项目,示范站配有光伏发电系统,年可实现减碳220吨。
北极星储能网获悉,云南保山水长600MW/1200MWh储能电站近日正式投产并网,成为云南省单体规模最大的集中式共享储能项目。这座矗立在滇西高原的巨型“电力充电宝”年均调峰电量预计超3亿千瓦时,将为区域能源结构优化和绿色低碳发展注入强劲动力。作为云南电网“十四五”能源规划的重点项目,保山水长储
136号文影响还在继续,全面入市政策迫使业主方改变新能源投资的底层逻辑,风光储等产业均受到不同程度冲击。这一重要文件的出台给产业带来的余震还有哪些?(来源:能源新媒作者:武魏楠范珊珊)新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州木垒哈萨克自治县雀仁乡,这个名字长到几乎没有人能够完全正确地记下来的
5月12日,内蒙古自治区通辽市奈曼旗委常委、提名通辽市奈曼旗人民政府副旗长人选尤均主持召开电网侧独立储能电站项目前期工作推进会议。会上,通报了项目进展情况,分析研判存在问题,安排部署下一步工作。会议强调,要压实工作责任,紧盯时间节点,坚持挂图作战,认真开展项目前期准备工作,积极解决
按照《关于克拉玛依市2025年独立新型储能优选项目业主工作的公告》,克拉玛依市于2025年5月组织开展了2025年度独立新型储能优选项目评审工作,现将评审确定项目候选业主公示如下。一、项目名称:克拉玛依市2025年独立新型储能项目。二、建设地点:克拉玛依区。三、建设时限:2025年6月—2026年6月。四
2025年德国IntersolarEurope展会期间,上能电气携全新一代户用光储解决方案正式亮相,并顺利通过由国际权威检测认证机构DEKRA德凯颁发的CEI0-21并网认证证书。这一认证不仅意味着该产品完全符合意大利电网接入规范,也标志着公司在欧洲储能市场本地化布局迈出关键一步。为满足欧洲家庭用户对能源独立、
北极星储能网获悉,在慕尼黑Intersolar展上,保加利亚储能企业IPS正式发布大储能系统#x2014;EXERONX-BESS8。据了解,目前EXERONX-BESS的系统容量有5MWh和6.5MWh两种,但在eesEurope上展示的为最新一代产品,具8.1MWh容量,在标准的20英尺集装箱式外形尺寸内集成了4MW逆变器。X-BESS8采用全自主研发的、
北极星储能网获悉,5月12日消息,苏州斯莱克精密设备股份有限公司披露其与烟台力华电源科技有限公司就力华电源46系列大圆柱电池合作事宜达成意向。根据《战略合作协议》,双方将持续推进在46系列大圆柱电池零部件的开发合作,斯莱克将充分利用在大圆柱电池精密安全结构件领域的优势,助力力华电源开发
北极星储能网获悉,5月12日,中国中车发布公告,公司及下属企业在近期(主要为2024年12月至2025年5月)签订了若干项重大合同,合计金额约为547.4亿元,占2024年营业收入的22.2%。中国中车及其下属企业签订了6项重大合同,金额超过100亿元的重大合同有3项。其中有一项包含储能设备,中国中车下属企业与
北极星储能网讯:为期三天的2025年欧洲国际太阳能展(IntersolarEurope2025)近日在德国慕尼黑落下帷幕。本次展会有来自57个国家的2737家展商参展,约850家来自中国。中国储能企业不仅展出了储能电芯、储能系统、充电基础设施等能源解决方案,还签下超12GWh储能订单,成为展会的亮眼存在。据欧洲电力交
北极星储能网获悉,5月12日,中国能建党委书记、董事长宋海良在辽宁鞍山与鞍钢集团党委书记、董事长谭成旭举行会谈。双方就深化绿色低碳转型、绿色燃料替代、数能融合、产业链协同等领域合作进行深入交流,并见证签署战略合作协议。宋海良感谢鞍钢集团长期以来给予中国能建的关心、支持和帮助,并简要
记者从内蒙古自治区能源局了解到,2025年一季度,全区新型储能累计调用充电电量7.3亿千瓦时,同比提高420%,累计调用放电电量6.3亿千瓦时,同比提高446%。新型储能调用水平的提升,为内蒙古加快建设以新能源为主体的新型电力系统提供了有力支撑。新型储能作为电力系统运行的“稳定器”和“调节器”,是
北极星储能网获悉,5月9日,贵州省能源局公开征求《贵州省电力需求响应交易方案(2025年版)(征求意见稿)》意见,文件提到,需求响应资源为市场主体可调节负荷,按负荷类型可分为工商业可调节负荷、建筑楼宇负荷、储能负荷、虚拟电厂、电动汽车充电设施等。充分发挥需求响应作用,形成最大用电负荷5%
当地时间5月10日至11日,中美经贸中方牵头人、国务院副总理何立峰与美方牵头人、美国财政部长贝森特和贸易代表格里尔在瑞士日内瓦举行中美经贸高层会谈。双方围绕落实今年1月17日中美元首通话重要共识进行了坦诚、深入、具有建设性的沟通,在经贸领域达成一系列重要共识。当地时间5月12日上午9:00,双
北极星储能网获悉,5月12日,中美日内瓦经贸会谈联合声明发布,美国将取消根据2025年4月8日第14259号行政令和2025年4月9日第14266号行政令对中国商品的加征关税。原文如下:中华人民共和国政府(“中国”)和美利坚合众国政府(“美国”),认识到双边经贸关系对两国和全球经济的重要性;认识到可持续
北极星储能网获悉,近日,贵州电力交易中心发布《2024年贵州电力市场年度报告》。其中指出,2024年,贵州电力市场累计完成市场化交易电量941.1亿千瓦时,占省内售电量的62.9%。绿电交易结算电量完成33.64亿千瓦时,同比增长326%,在南方区域各省交易机构中率先实现100%消费绿电绿证。贵州电网继续保持
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!