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(shīkòng)试验。

项目成果在南方电网宝塘储能站工程(gōngchéng)示范应用。

　　新型储能作为我国(wǒguó)快速发展的新兴产业之一，正在能源绿色低碳转型中(zhōng)发挥着重要(zhòngyào)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(diànchí)储能系统全(quán)寿命周期(zhōuqī)应用安全技术”项目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(jiāncè)预警(yùjǐng)、火灾(huǒzāi)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牵头，中国科学技术大学(dàxué)、北京理工大学、天津消防研究所等单位联合(liánhé)完成。

　　为储能新(xīn)技术应用把好“安全关”

　　“锂离子电池储能系统全(quán)寿命周期应用安全技术”项目聚焦(jùjiāo)于攻克锂离子电池储能系统致灾(zhìzāi)机理不清、故障难以诊断、事故难以预警、灭火困难且易(qiěyì)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(diànchí)热失控试验正在共享平台(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试验共享平台。

　　作为该项(gāixiàng)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(zōnghé)构成(gòuchéng)，可(kě)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“安全关”。

　　“平台(píngtái)具备不同层级电池储能系统火灾抑制功能，覆盖了(le)我国(wǒguó)新型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种故障条件下(xià)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(jièshào)。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，尤其是在储能装置中创新应用的扰流柱结构液冷板、玻璃纤维气凝胶等阻热结构和(hé)材料，有效降低(jiàngdī)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(xīnxíng)储能火灾试验800余次(yúcì)，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，我们编制了(le)可供行业参考(cānkǎo)应用的电池储能安全性能等级评价认证实施规则。”火灾安全全国重点实验室副研究员梅文昕(méiwénxīn)表示。

　　提前15分钟(fēnzhōng)监测火灾

　　除了提高储能产品接入电网的“安全(ānquán)门槛”，对储能装置投运(tóuyùn)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、热失控、燃爆等事故发生前的征兆(zhēngzhào)，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(quēxiàn)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“电热力声气光”六个维度的(de)征兆获取方法，并(bìng)建立包含108条征兆的征兆集，征兆覆盖了电池(diànchí)单体、电池模块、电池系统等多个方面。

　　掌握征兆(zhēngzhào)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(yúnduān)’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新型储能安全监测平台(píngtái)。”南网储能公司储能科研院数据资产研究所所长张豪告诉(gàosù)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，准确率(zhǔnquèlǜ)高达(gāodá)97.6%。

　　目前，该安全监测平台实时观察着先期接入平台的8座(zuò)电化学储能站的运行(yùnxíng)状态。其数(shù)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(zǒng)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(chǔnéng)系统，灭火装备宁可备而不用，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(yánfā)出世界(shìjiè)首套基于液氮灭火抑爆的储能系统。

　　该(gāi)储能系统不仅实现了无氟(wúfú)环保(huánbǎo)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缩短至5秒内，效率达到原来2倍以上。

　　“我们研发了储能(chǔnéng)系统火灾应急处置技术，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(zhìlěng)等关键技术，研发出液氮灭火抑爆样机(yàngjī)。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(jièshào)，运用(yùnyòng)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(mièhuǒ)抑爆装置已在华南、华东、西北多地试点示范应用，覆盖电源侧(cè)、电网侧、用户(yònghù)侧等新型储能在电力系统的各个(gègè)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3年的技术攻关，“锂离子电池储能系统全寿命(shòumìng)周期(zhōuqī)应用(yìngyòng)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(fángkòng)技术成果，示范应用总规模超过1000兆瓦时，相当于新建了5座高安全的大型(dàxíng)储能电站。该(gāi)项目不仅完成一系列关键技术创新(jìshùchuàngxīn)，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(fǎng) 李冕祺摄）