储能电站的综合安全感知及灭火整体解决方案
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一、电池储能行业简介
随着国家推进“双碳目标”，可再生能源产业迎 来了跨越式大发展契机；为保障电网安全、可靠、平稳运行，配套建设电 池储能电站已是大趋势；储能电池的成本和安全成为支撑我国清洁能源发 展战略的重大关键技术。如何解决储能电池热失控过程的监控和电池安全 处置是目前储能电池安全的核心。
集装箱储能系统一般由储能电池系统、监控系统、电池管理单元、专用消防系统、专用空调、储能 变流器及隔离变压器组成，并最终集成在一个40英尺集装箱内，单个箱体的布局效果图如下所示：
二、锂电池储能集装箱安全问题
根据目前储能行业发生火灾进行事故分析，主要原因如下：
锂离子电池内部短路导致热失控并自燃：锂离子电池充放电过程中锂枝晶生长导致隔膜破损使正负极短路 而产生大量热量，热量积聚会加剧电池内部的电解液分解并产生可燃气体并释放更多的热，最后导致热失 控和自燃，一节电池自燃又会热扩散给周边电池。而电解液和分解产生的可燃气体都极易燃烧，这就是锂 电池起火后会迅猛发展的原因；
电池本身质量问题：有些电池生产过程中存在缺陷，如极片折叠、切割不良、活性材料涂层不良等制造缺 陷。长期电池运行中，电池充放电幅度很大，充满后仍然持续充电时，因电池内部短路火灾发生可能性会 变高。
电池保护系统欠缺：由于外部接地或短路导致的电冲击，电池机架保护装置内的直流接触器发 生爆炸，导致电池保护装置内的母线和电池保护装置外壳中发生二次短路事故，电池内可能发 生火灾。
储能系统安装不规范：储能作为新兴产业，有些储能系统设计有缺陷，安装不注意，电池保管 不良，错误接线等安装疏忽会引起火灾。
储能运行环境影响及维护问题：储能行业一般处于比较恶劣的环境下， 日夜温差太大，极易遭 受雷击、野火等自然威胁，灰尘吸附在电池模块运营环境内，造成电池和模块外壳间的接地部 分绝缘损坏，会引发火灾隐患。
储能系统连锁反应问题：在储能电站中，一旦某个电池包出现起火，由于电池密度大，会在瞬 间蔓延至其他电池包甚至集装箱，导致整个储能电站停止运转甚至发生爆炸。实现精准的问题 点定位对于储能集装箱的安全非常有必要。
三、感闻解决方案
目前，国内储能集装箱的消防系统仍然是以烟感、火焰及温度探测为主，监测的目标主要是发生灾后产生的因素，对预防火灾收效甚微。实际上，在发生火灾导致出现烟雾、火焰及温度剧烈上升之前，电池内部由于化学反应已经开始释放多种可燃及有毒气体，对这些气体进行监测对预防发生火灾会有更加明显的效果。
（1）感闻复合探测器方案
作为专业气体探测器的研发及生产厂家，针对储能集装箱，专门开发了集H2 、CO、烟感、 温感传感器于一体的四合一产品-GWD50。
（2）感闻单一探测器方案
如果只需要检测H2 、CO、烟雾、温度其中的一个因子，可以选用我司单一传感器产品GWD30E。
（3）感闻柔性压力传感器方案
通过检测电池箱内电池本身压力变化来诊断电池热失控情况，本款柔性薄膜压力传感器灵敏度高、响应速度快、全柔性设计，能轻 松适应于平面或曲面的复杂结构件内表面，贴合在电池表面感知电池表面 的压力及形变。
（4）感闻电池安全检测模组
电池安全检测模组是集温湿度、气体于一体的传感模组，可用于检测锂电池热失控分解气体及电解液泄露，且能对电池包内锂 电池热失控给出准确的预警信息。该模组采用了气体传感器阵列，对锂电池电解液泄露以及电池热失控散发的特征气体可以快 速准确判断。模组采用高灵敏度气体传感器，对H2、CO及电解液挥发气体具有极高的灵敏度和良好的响应一致性和长期稳定性， 可在热失控发生的初期就给出预警信息，并且价格低廉，可以集成到电池包内部，实施多点布控，可做到对每个电池包的电池 安全状态做到实时预警，并且可以通过对气体数据的分析进一步做电池寿命周期的预测。
（5）感闻灭火系统核心技术-声学、低压、两相流、细水雾系统
利用氮气或空气在低于1.2Mpa压力下，在喷头内 部产生声震冲击 波，把水粉碎成5µm~300µm的 雾滴。
百万倍的提高了水的比表面积极大增加了水分子的 吸收热量能力， 冷却降温效果极佳。细水雾进入火 场后，充分汽化，迅速弥散，隔绝空气，使火焰窒 息而灭。细水雾通过对燃烧物的润湿和乳化作用， 有效形成热阻隔阻挡热辐射，极大降低了火焰传播 速率。
可以高效扑灭A类（可燃固体火灾）、 B类（可燃 液体火灾）、 E类（电气火灾）火灾，并可广泛应 用于防疫消毒及环保降尘领域。
（6）感闻储能电站应用方案
储能电站锂电池机架的火灾成因及特点表现为单个电池及电池模组的热失控，电池模组间的热传导从而导致不可避免的级联热失控 ，有毒易燃气体的排放扩散和电池机架的复燃、爆炸。通过电池安全检测模组实施多点布控可精准定位到出现问题的电池包并且做出相应的隔离处理。另外消防系统也可以根据上报的气体报 警信息做对应不同的处理（开启通风或通风加喷淋）。
对比与传统淹没式灭火系统，声学低压细水雾灭火系统可以有效作用到锂电池机 架内部，对锂电池热扩散、多次射流火、可燃气体累积和复燃等现象处置能力出色。
声学低压细水雾灭火系统属于主动型全流程防护和监控 ，可实现:
1. 储能电站预制舱室内部空间火灾防控；
2. 电池机架内部模组级火灾防控。
（7）模组级火灾防控系统
声学低压细水雾灭火系统可对电池簇机架内部的电池模组实现高效的 抑温、降温、 灭火。
依据电池簇机架内模组的数量布置相应的 喷头数，系统在保证一次喷放灭火的前提 下（单次喷放时间预设20s），并能间歇 性多次喷放（间 隔时间预设5min) ，使锂 电池组不会出现复燃和爆炸的可能，起到 了 积极有效的保护作用。预制舱中央走道顶部布置声 学低压细水雾喷头、水路和气路主管道，系统采用全淹没一次性喷 射方式，主要解决模组或电池簇内部火灾蔓延 到预制舱内部空间形成扩大化火灾，且抑制火 焰同时，对有毒CO和烟尘有很好的稀释作用。
END
