预制舱式磷酸铁锂电池储能电站燃爆事故模拟及安全防护仿真研究

随着电化学储能电站规模化建设投运,储能电站火灾事故时有发生,储能电站消防问题日益突出。为研究由锂电池热失控产生的可燃气体导致的储能舱爆炸事故,基于实际储能电站尺寸建立1:1几何模型,以储能舱内部过充引发的磷酸铁锂电池汽化电解液为燃料,通过爆炸模拟软件FLACS研究了由锂电池热失控引发的单一储能舱爆炸对周围储能舱的冲击性,并探索了加装隔离措施对抑制储能舱爆炸蔓延的防护性。仿真结果表明:储能舱内部气体爆炸产生的冲击波在0.5 s后打开泄压板向四周扩散,冲击周围相邻储能舱,超压波显著高于泄压板临界值,有引起连环爆炸的危险;对起始爆炸的储能舱加装隔离板能有效抑制燃爆反应在水平方向的扩散,隔离措施高度越高,阻隔蔓延效果越明显。该研究成果可以为电化学储能电站安全消防设计及爆炸防护提供理论和数据支撑。

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站防火设计

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站在我国应用较为广泛,其消防安全问题是国内外关注的焦点问题。本文通过开展磷酸铁锂储能电池模块在过充条件下的燃烧特性试验,分析总结了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站火灾发生发展的特点,并以此为依据,从火灾危险性、防火间距、火灾预警策略、灭火系统设计、消防给水及消防车道等方面提出储能电站防火设计的基本原则。

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算研究

[目的]基于站内能量损耗来源和设备属性详细分类,提出了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算方法。[方法]从储能电站的角度论述了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算中需考虑的主要因素,进而将储能电站的能耗分为2个部分,即储能系统自身的损耗和辅助设备运行的损耗,并分别给出了每部分能耗的计算方法及效率值的选取方法。[结果]通过实际算例,分析了配置规模为2 MW/2 MWh的储能电池预制舱在典型运行方式下的全天运行能耗,并与现场试验结果进行了对比,从储能电池产热和空调传导热能的角度分析了现场试验结果和理论分析的差别,对储能电站的能耗统计提出了建议。[结论]研究提出的能耗计算方法较全面地论述了影响预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗指标的主要因素,依据设备属性详细分类给出了主要设备的能耗计算方法,具有较好的工程参考价值。

储能锂离子电池预制舱热失控烟气流动研究

随着电化学储能的大规模应用,储能系统的安全事故时有发生。在储能系统中,锂离子电池一旦发生热失控,其产生的可燃烟气极易被点燃,从而造成起火、爆炸事故。大型储能系统的电池热失控和蔓延产生的烟气流动危害极大,且试验成本高。因此,基于模型对储能预制舱的热失控烟气流动行为进行研究具有重要意义。本工作针对方壳磷酸铁锂电池开展了热失控喷发产气的测试,获取了电池喷发的产气量和气体成分。以此作为模型输入,通过Flacs软件建立了兆瓦时级的储能预制舱模型,研究了预制舱内多种热失控情景下的烟气流动行为。仿真结果表明,电池热失控后舱内的可燃气体积受电池位置和失控电池数量影响。热失控电池小于3只时,模组位置越高可燃烟气扩散的面积越大;热失控电池多于3只时,随着电池数目增多,发生热失控的模组位置越低,可燃烟气扩散的面积越大。对于同一个高度的模组,不同的位置形成的可燃烟气体积基本一致,且电池室中的可燃烟气会扩散至控制室。此外,在预制舱两侧增加泄压板,可有效地将舱内可燃气体排出,但泄压效果受泄压板位置和泄压面积影响。

全氟己酮气体灭火系统在磷酸铁锂电池储能预制舱的应用

“双碳”目标下,需要建设大量与“风”“光”等新能源配套的磷酸铁锂电池储能电站,但磷酸铁锂电池具有较大火灾危险性,其灭火措施研究尚不完善。全氟己酮灭火剂是一种新型哈龙和氢氟烃类灭火剂的优良替代品,对其是否适用于扑灭储能锂电池火灾并抑制其热失控存有争议。基于全氟己酮应用于磷酸铁锂电池火灾的既往研究成果,优化了全氟己酮气体应用于磷酸铁锂电池储能电池舱的灭火方式,采用“局部应用”与“全淹没”灭火方式相结合,通过模型试验验证了灭火效果并得出了相关设计参数,以工程案例详细论述了全氟己酮气体灭火系统在储能电池舱的应用方案。

磷酸铁锂电池在储能预制舱中的火灾模拟及其消防应急技术仿真研究

储能电站火灾事故频发,其消防安全问题日益突出,急需对其开展深入研究。为了建立可靠的电池热失控模型,首先提出了改良二分法来修正热释放速率,从而保证了锂电池及其在预制舱中模拟的精确性。然后基于实际储能电池柜和预制舱尺寸建立1:1几何模型,开展了火灾事故模拟,发现了火灾事故中初始升温、火焰生成和火焰蔓延3个阶段及其特征参数变化。最后开展了储能预制舱中火灾事故的消防应急技术研究,分析了不同预警方案的响应快慢,并对预制舱细水雾消防喷淋系统的设计优化进行了研究。结果表明,红外光束线型感烟探测器能最快速地对火灾进行预警反应,而预制舱细水雾消防系统存在多个最优方案。研究成果既可为锂电池热失控的数值模拟提供合理方法及理论指导,也能为未来储能电站的安全设计及防护提供理论数据支撑。

电化学储能电站布置方式经济性分析和安全防范

电化学储能电站布置方式主要有站房式和预制舱式,两种不同的布置方式分别有不同的运行安全防范重点,本文以浙江省某站房式电化学储能项目为例,引入预制舱式布置方式的相关调查数据,通过比较分析的方法,得出电化学储能电站站房式布置的优越性,为同类型或者相近的项目提供参考。

预制舱变电站-电动汽车充/换电站综合服务模式下的优化运行策略

电力需求和电动汽车产业的迅速发展,将加速城市变电站和充/换电站的建设,但也受到现有土地资源紧张等问题的制约。以具有集约资源利用优势的预制舱变电站为基础,考虑变电站与电动汽车充/换电站的融合,提出了多站综合服务模式下的优化运行策略。首先建立了“预制舱变电站-充/换电站”综合服务框架,分析其融合运行的可行性。在此框架范围内,对电动私家车虚拟储能容量及电动出租车换电需求进行分析,并提出了换电站考虑放电行为(vehicle-to-grid,V2G)的电池时序仿真模型。最后针对充/换电站内电动汽车出行、充放电特性,以及电池储能情况对电池充放电行为进行合理调控,结果表明,通过合理评估虚拟储能及换电需求大小,所提方法能够起到平抑负荷波动、削峰填谷的作用。

荆门新港储能电站电池舱消防设计研究

荆门新港储能电站为国内首座电网侧大型构网型储能电站,采用预制舱式磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池凭借其低成本、高安全性、长寿命的自身优势在储能系统广泛应用,但热失控风险大,火灾隐患不容小觑。本文结合荆门新港储能电站工程实例论述了储能电站电池舱消防设计方案,为以后储能电站工程消防设计提供了借鉴。

锂离子电池电力储能系统消防安全现状分析

锂离子电池储能技术是储能领域最具应用前景的技术之一,但安全问题一直是其大规模推广应用所面临的主要挑战。本文对锂离子电池电力储能系统消防安全研究的最新进展进行了概括,从锂离子电池火灾特性、灭火剂适用性、消防装备匹配性和技术规范等方面分析了目前电力储能系统消防安全现状。通过比较电力储能系统与电动汽车安全性、电气火灾与锂离子电池火灾的区别与联系,系统性地阐述了目前锂离子电池储能消防技术的不足与缺陷,并指出预制舱式储能在消防安全设计方面可能的技术途径。最后,对锂离子电池储能消防安全系统的技术需求与发展方向进行了展望。

电网侧大规模预制舱式电池储能电站集成技术研究与应用

电池储能在电力系统发输配用电领域均已开展相关工程应用,包括改善大规模可再生能源出力特性、提升用户侧分布式可再生能源消纳、需求侧响应及削峰填谷等。文章对电网侧大规模储能系统电站的电池类型、成组方式、集成设计,以及电站的源网荷控制策略进行了详细阐述。最后,对大规模电池储能系统在电网侧的应用情况和特点进行了归纳总结。

全国单体容量最大共享储能电站并网发电

7月31日,全国单体容量最大共享储能电站并网发电——华电海西托格若格共享储能电站全容量并网。项目位于青海海西蒙古族藏族自治州,由华电青海公司建设,总建设规模为27万kW,配套容量为108万kW·h,共8个储能区域56个储能单元,预计每年提供清洁能源约3亿kW·h。作为华电青海德令哈100万kW光储及3 MW制氢项目的配套工程,电站采用户外预制舱式磷酸铁锂电池储能系统和锌溴液流电池储能系统,是目前国内一次性投产的最大电化学储能项目,同时,也是高寒、高海拔地区建成投产规模最大的智慧化共享储能电站。

化学储能电站消防安全风险分析

在整理化学储能电站相关事故案例的基础上,简述了锂电池热失控原因,归纳了当前化学储能电站消防系统存在的不足和存在的消防安全风险,并比较分析储能电池站主流消防技术,针对性地提出储能电站消防安全提升措施。

储能电站灭火机器人及其灭火策略研究

随着储能电站的增多,锂电池储能舱的火灾事故频繁发生,严重威胁了电力系统的稳定运行和人员的生命安全,为解决人工灭火危险性,设计了一种应用于储能站的灭火机器人。针对储能站的环境,对机器人的本体结构与灭火作业机构进行了设计,保证机器人能够在储能站顺利进行灭火作业。探究了锂电池火灾的特点与热失控的规律,分析了液氮的灭火机理,发现使用液氮作为灭火剂对锂电池火灾有着很好的抑制作用。由于机器人可携带的液氮容量有限,为此设计了一种基于长短期记忆网络(LSTM)的灭火策略,以保证液氮的利用率最大化。首先液氮全速输出将明火扑灭,然后利用热电耦合模型估计电池的内部温度与荷电状态,将电池的状态数据与舱内可燃气体体积输入预测模型,对电池的内部温度与舱内可燃气体体积进行预测,最后将输出数据带入控制公式得到液氮注入流量与排气泵流量。通过控制气泵的流量,抑制锂电池热失控蔓延,防止发生复燃和爆炸。对该灭火策略进行了仿真实验,结果表明,该灭火策略能够在10 s内将明火扑灭,并有效抑制电池热失控蔓延,控制舱内可燃气体浓度在爆炸极限以外。该灭火机器人与灭火策略对储能站锂电池火灾的抑制作用效果显著。

总投资4.6亿!三峡能源宁夏泾源县共享储能项目开工

2024年3月6日,三峡能源宁夏泾源县共享储能项目在大湾乡六盘村开工。项目位于宁夏固原市泾源县大湾乡六盘村西北侧,邻近中能建储能电站,计划总投资4.6亿元,分二期建设。一期建设储能容量为100MW/200MWh,计划远期扩建为200MW/400MWh。本次电化学储能电池型式采用磷酸铁锂电池,拟配置30个3.35MW/6.709MWh预制舱式储能单元,通过4条35kV集电线路接入拟新建的110kV升压站,拟以一回110kV线路接入绿塬330KV变电站。

磷酸铁锂电池储能预制舱消防给水设施及设计参数

在碳达峰、碳中和背景下,风、光等可再生能源将逐渐成为主导能源,但其发电不连续、不稳定,需要配置储能设施。磷酸铁锂电池储能预制舱在储能市场应用较多,但磷酸铁锂电池热失控风险大,具有较大火灾危险性,而现行的消防设计标准偏低。研究了磷酸铁锂电池的火灾特点及其灭火介质的适用性,确定水基灭火剂是其较好的灭火介质。结合储能电站磷酸铁锂电池模组火灾细水雾灭火实体试验等相关试验成果以及有关储能电站火灾事故教训,研究了适用于磷酸铁锂电池储能预制舱的消防给水措施,提出了相关设计参数。并结合工程实例论述了磷酸铁锂电池储能预制舱消防给水设计方案,即磷酸铁锂电池储能预制舱内设置细水雾灭火系统,着火舱和邻近舱设置外部冷却水系统。

用电顾问

电力储能技术的定义问:什么是电力储能技术?答:电力储能技术是实现能量双向流动的有效载体,是保障风能、太阳能等清洁能源大规模发展和电网安全经济运行的关键技术。以太阳能光伏发电为例,往往在中午发电功率最高,但是在中午,用电需求并不高,这时如果没有储能,光伏发电就将白白浪费。采用了电力储能以后,就可以把这个时候不用的光伏发电量储存起来.