中国科大参与研究 给新型储能系统“穿”上“金钟罩”

团队成员正在开展储能电池热失控试验(shìyàn)。

项目成果在南方电网(nánfāngdiànwǎng)宝塘储能站工程示范应用。

　　新型储能作为我国快速(kuàisù)发展(fāzhǎn)(fāzhǎn)的新兴产业之一，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(lǐlízi)电池储能系统全(quán)寿命周期应用安全技术”项目(xiàngmù)顺利通过综合绩效评价。“面对新型电力系统对储能的规模化(guīmóhuà)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(jiērù)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(jiǎnchēng)“南网储能公司”）储能科研院副院长陈满说。

　　该项目由南网(yóunánwǎng)储能公司(gōngsī)牵头，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。

　　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(ānquán)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、灭火困难且易复燃等火灾(huǒzāi)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(ānhuīshěng)六安市的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(shīkòng)试验正在共享平台上(shàng)紧锣密鼓地开展。该平台是(shì)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(zuòwéi)(wèi)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，可为储能新技术的规模化应用进行(jìnxíng)试验检测，把(bǎ)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，覆盖了我国新型(xīnxíng)储能的全部灭火试验需求。同时，平台可以开展过充、加热、短路等至少3种(zhǒng)故障条件(tiáojiàn)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(gāi)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，有效降低(jiàngdī)了储能系统火灾事故发生(fāshēng)的几率。

　　2023年7月投用以来，该平台已(yǐ)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(duōzhǒng)材料。“平台所积累的海量试验数据本身(běnshēn)就是一个‘富矿’。在此基础上，我们编制了可供行业参考应用的电池储能安全性能等级评价认证实施规则(guīzé)。”火灾安全全国重点(zhòngdiǎn)实验室副研究员梅文昕表示。

　　提前15分钟监测火灾(huǒzāi)

　　除了提高储能产品接入电网的“安全门槛”，对储能装置投运后的安全监测同等(tóngděng)重要(zhòngyào)。

　　火灾(huǒzāi)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。我们希望通过技术手段提前观察到设备故障、热失控、燃爆等事故发生前的征兆，做到提前预防、制止蔓延。”陈满介绍(jièshào)，这样不仅可留出(liúchū)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(zuìdī)，甚至是(shì)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(shēngqì)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(le)电池单体、电池模块、电池系统等多个方面。

　　掌握征兆特征只是前提，能获得征兆信息才是目的。“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(xīnxíng)储能(chǔnéng)安全(ānquán)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(zhuàngtài)，准确率高达97.6%。

　　目前(mùqián)，该安全监测(jiāncè)平台(píngtái)实时观察着先期接入(jiērù)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%。

　　首次应用无氟环保灭火(mièhuǒ)材料

　　对于储能系统，灭火装备宁可(nìngkě)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(jīyú)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(pūmiè)电池初期火灾时间缩短(suōduǎn)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应急处置技术(jìshù)，建立了‘液氮(yèdàn)—二氧化碳—水喷淋’联合作用(zuòyòng)应急处置体系；突破了液氮承压(chéngyā)、贮存和制冷等关键技术，研发出液氮灭火抑爆样机。项目(xiàngmù)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，运用这种新的灭火抑爆技术，扑灭火灾后能(hòunéng)确保储能装置不复燃、不爆炸。

　　目前，该套基于液氮灭火抑爆(yìbào)装置已在华南、华东、西北多地试点示范应用，覆盖电源(diànyuán)侧、电网侧、用户侧等(děng)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，“锂离子电池储能系统全寿命周期应用安全技术”项目(xiàngmù)形成(xíngchéng)了覆盖新型储能单体、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(shí)，相当于新建了5座高安全的大型储能电站。该项目不仅完成一系列关键(guānjiàn)技术创新，形成共性(gòngxìng)关键技术与装备、支撑平台(píngtái)和标杆工程(gōngchéng)，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(jìzhě) 叶 青 通讯员 黄 昉 李冕祺摄）