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热失控(shīkòng)试验。
项目成果在南方电网宝塘储能站(zhàn)工程示范应用。李冕祺摄
新型储能作为我国快速发展的(de)新兴产业之一,正在能源绿色低碳转型中发挥(fāhuī)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(zhòngzhōngzhīzhòng)。
近日,“锂离子电池储能(chǔnéng)系统全寿命周期应用安全技术”项目顺利通过综合绩效评价。“面对新型(xīnxíng)电力系统对储能的(de)规模化安全应用需求(xūqiú),项目构建了包括储能系统设计、性能(xìngnéng)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(zhíxíng)负责人、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(gōngsī)牵头,中国科学技术大学、北京理工大学、天津消防(xiāofáng)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(diànchí)储能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(gùzhàng)难以诊断、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,在安徽省六安市的中国科学技术大学火灾安全全国重点(zhòngdiǎn)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(kāizhǎn)。该(gāi)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。
作为该项目的(mùdì)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(yìngyòng)进行(jìnxíng)试验检测,把好用于电力系统前的“安全(ānquán)关”。
“平台具备不同层级电池储能系统火灾抑制功能,覆盖了我国新型储能的全部(quánbù)灭火(mièhuǒ)试验需求。同时,平台可以开展过充、加热、短路等至少3种故障条件(tiáojiàn)下的热失控火灾试验。”火灾安全(ānquán)全国重点(zhòngdiǎn)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(zài)储能装置中创新应用(yìngyòng)的扰流柱结构液冷板、玻璃纤维气凝胶等阻热结构和材料,有效降低了储能系统火灾事故发生的几率。
2023年7月投用以来,该(gāi)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。“平台所积累的海量试验数据本身就是一个‘富矿’。在此基础上(shàng),我们编制(biānzhì)了可供行业参考应用的电池储能安全性能等级(děngjí)评价认证实施规则(guīzé)。”火灾安全全国重点实验室副研究员梅文昕表示。
提前15分钟监测火灾(huǒzāi)
除了提高(tígāo)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(jiāncè)同等重要。
火灾(huǒzāi)消防存在“黄金15分钟”。“任何储能装置(zhuāngzhì)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,这样不仅可留出15分钟的处置时间,还(hái)能把缺陷(quēxiàn)故障对(duì)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(chǔlǐ)相关试验数据,提出“电热力声气光”六个维度的征兆获取方法,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(fāngmiàn)。
掌握征兆特征只是前提(qiántí),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储能(chǔnéng)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(zhāngháo)告诉记者,该平台能够帮助运维人员(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(shùjùchuánshū)、状态监测、故障诊断预警、事故还原等各项(gèxiàng)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(chāoguò)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(xiàngmù)团队利用(lìyòng)天津消防研究所的行业技术优势,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(chǔnéng)系统不仅实现了无氟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(huǒzāi)时间缩短(suōduǎn)至5秒内,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,建立(jiànlì)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、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(yìngyòng)的经济性。”火灾安全全国重点实验室研究员王青松(qīngsōng)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(fùrán)、不爆炸。
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(yìngyòng),覆盖电源侧、电网(diànwǎng)侧、用户侧等新型储能在电力系统的各个节点。除了(chúle)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3年的(de)(de)技术(jìshù)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,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(kējìréncái),实现了我国新型储能安全防控的风险可知、征兆可感(kěgǎn)、火情可控,为产业高质量发展保驾护航。



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