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烟台创为李明明:智慧消防安全防护技术护航储能安全

北极星储能网  来源:北极星储能网    2018/4/2 17:55:56  我要投稿  

北极星储能网讯: 为助力中国储能企业与国际接轨,同时致力于推动中国储能产业机制的建立,实现储能技术商业化,中关村储能产业技术联盟举办的“储能国际峰会暨展览会2018(ESIE 2018)”于2018年4月2-4日在北京国家会议中心举行。烟台创为新能源科技有限公司技术总工李明明发表题为《智慧消防安全防护技术护航储能安全》的演讲,速记内容如下:

各位专家好,我叫李明明,来自山东烟台,我们公司一直致力于储能消防安全研究,接下来给大家分享一下储能在消防安全领域的应用。

一共有四个方面,储能消防安全现状、储能安全研究、储能安全解决方案和技术成果的一个体现。

看一下储能消防安全现状,国内外一些法规和要求。储能安全主要有两个方面,一个是电器安全,一个是电池安全,看到多个新能源汽车在去年、前年大量发生火灾事故,是储能一样类型的电池火灾,这个专业名词是电池热失控和热扩展,这是一个非常难的技术难题,如何防止热失控的延展性,这是我们延展的课题。

目前多个国家,其中看到一些调查报告,像美国纽约的,还有美国消防协会制定自己一些实行标准,咱们国家来说没有相应的标准,咱们国标2014年510480,配备了通风、报警、自动灭火系统。我们还有一个团体标准,小型储能电站小安全技术条件,这是上海消防的,我们正在研究。地方标准以深圳为代表,储能充电系统设计规范,其中提到配置烟雾探测报警装置。还有企业标准,是及装饰储能系统,这个主要以3C认证这种灭火装置。还有火灾自动报警设计技术规范。目前储能相关的产业探测预警并没有指出,因为现在的研究没有合适的能够迅速扑灭电池的火灾,或者延缓它的火灾。这是我们储能安全方面做得一个纯技术的研究。

储能电站的设计由大量的电池构成,对于电池来说电化学的安全、机械结构、弱电,比如BMS做得,还有欧阳明、高院士为代表的去做得测量,还有BMS做得测试,除了热失控预警,再就是BMS出来的。再一个就是防护热失控扩散的报警,从单体到多米诺效应的发生,形成热扩散。再有一个单独的电池Pack获得一致,现在集装箱每个达到3兆瓦或者更大的能量密度,那样一个终极消防,在外面设置一个外部接口,跟消防拴进行有效的对接,泡沫灭火机或者二氧化碳类的,进行整体的消防掩护。

从它的内部设计、外部设计、早期预警、防护技术及控制、外部消防接口,需要多个手段来实施,去完成储能站的消防安全。

BMS目前做得热管理和安全防护,上面讲的电压电流,SOC、电流电阻做得测试。BMS技术在提高,目前测量精度在5%左右,我看今年2018年新能源重点有一个重点指南,一个共性问题,使得BMS精度小于2.5%的精度。同时对于电流电压质量有更高的要求。在后期做实时监测电池热失控,主要是由单体向多节进行发展,我们叫做多米诺效应。

我们也跟公安部天津消防研究所共同做了一个课题,属于退役动力电池梯次利用移动储能站安全性研究,目前梯次利用电池新能源公交车退役再次下来,比如青岛前几年退役的电池,做成1兆瓦到3兆瓦的储能电站,放在充电公交的旁边,晚上的时候就充电,白天的时候给这个公交车进行充电。我们本着可行性,确实能够实现安全防护,再就是科学性,用什么样的灭火药剂有效阻止,切断火灾的反应块。还有它的灵活性,跟BMS或者站控系统做站内的监控或者远程平台的建立。

适用性,使用不同锂离子电池体系,刚才说的全钒、液流,锂离子电池不可控的,发生火灾无法救援,也无法中知热点反应。

目前传统的储能站的消防主要通过探测方式,应该是通过典型感温方式,加上声光预警,在本地实现。在楼上看了几家例如比亚迪储能站,也是使用了加载的探测器,主要实行了典型感烟、感温的传感器。

但是对于电池火灾最主要一个问题,电池的探测技术,我们采取什么样的有效探测技术实现更早期的预警,比如BMS可以探测电池电流、电压,或者放电倍率。但是整个管理过程当中,如果一旦发生电池的单体的热失控,会传导另外一节去,到最后形成整箱电池火灾的蔓延。

我们认为需要研究电池火灾探测技术最重要的问题点,我们需要做得一些研究,在热失控、热扩散分析模型,研究不同因素火灾的形成对比锂电池传播的热性,主导热传播的途径,形成多米诺效应的模型。采取的方案如何探测预警和及时可靠的处置,这两个动态的视频做了举例,上面是软包的酸盐的,下面是磷酸铁铝的,通过不同的加热方式形成热失控。这是一个单体的20块的贴铝。看上面瞬间鼓包之后产生大量的气体。而下面这个一旦形成热失控是形成爆破式。在两周之前某个地区发生车辆着火了,消防员通过手持式还是少剂量的灭火药剂去灭火,很难灭掉它的热点反应。

通过这些热失控探测的研究背景,才能够得到我们想要的结论。电池火灾与我们传统典型感温、典型感烟不一样的,电池有电化学的气象反应,我们提到一个气象探测。目前在这个领域当中,中国科技大学王教授带领团队不同火灾抑制和防御,包括二氧化碳、气候,我们提出了气象参数的设计,在这个后期产生大量释放热量的时候有一个吸压动作,同时释放大量的气体,在动态视频是气体尽早的得到它,因为这个电池是一氧化碳这个参数,只要它带发生热失控的时候在电池包里面聚集产生大量的含量,达到500-700的含量,在一开始维持到0-50的含量。还有一个火焰参数的应用,还有一个温度参数。我们选择这几个参数的谈原理,是基于下边这一张图表,这个火灾是早期状态,还有一个可见烟状态、火焰状态、高热状态,对这四个状态进行传感器的算法,可以得到有效热失控发生的点,使用什么样的灭火装置,正好发生热失控的点,这个效果是不错的。我们做得有气体、温度、烟雾再加上一个火焰,这个火焰在集装箱储能站空间来说比较适用的。对于每一个Pack来说,使用火焰传感器来说是比较密集的,Pack只有5厘米不到,左侧是7、8厘米,这个火焰监测不到,而形成雾爆。我们实际研究电池热失控的算法、高耐用性、休眠策略,还有低功耗策略,必须保持24小时长期运行。

这是我们在烟气算法上的模型,主要有一个稳态的问题,整个电池Pack生产出来,这个气体密封电在交替过程当中,是本身材料是产生一些气体,取一个稳态值,我们有一个最后的四级,联动灭火装置进行灭火控制。还有梯次利用的电池我们发现了76气电池液露液的电池,一年半,最多两年过程当中,打开盖子,是漏液。

这是我们做得一个实验,实验表明一个目的,就是表明一旦形成多节电池热失控传播,它的速度是非常迅猛的,可以看到18650的电池,这个靠近5号的临近体,这个热失控在4号,399秒来完成的。从4号跟5号相近的一号是119秒,1号到5号是239秒,3号到3号是299秒,所以要控制这个热失控。

这是我们做得研究,研究每个包体不同热失控热延展性。刚才做了所有的实验,不是同成组方式、不同工作状态,这个不同工作状态在去年6月份一直到10月份,我们在湘潭汽车厂跑了13万公里做了实验,使用了宇通的客车,有不同的工况沙子、势头的路段,最后得出一个热传播的模型。

第三部分讲一下安全的解决方案。根据上面都是一些科学类型的研究,下面是一个基础类型的研究。大就形成了储能电站,如果作为消防防护来说,因为目前没有国标,我们就遵循传统一个标准,主要是做这四方面的研究,一个是智慧消防,刚才有了漏液监测,还有多级报警。还有通知快速达到现场,还有全周期监测。在安全结构来说希望有毒气体排出,外部接口有效的接入。这是做得有效的气体,我们最近做得下边有中信的,我们做得不同的方案,也有管路时的安全防护。

整个流程早期火灾预警,再加上启动,还有一个自动,一个半自动的转换,储能人员在工作的时候,一旦形成雾喷的动作,药剂对人体导致伤害。

这是我们当时做过安格安装的场景。这个技术成果体现不多说了,刚才说的漏液的准确性,基于课题来说,研究的技术手段怎么体现出来,这是研究一年到两年一个漏液的检测。目前来说,给中通、豫州、比亚迪、上汽电池企业已经都形成了大量的标配市场。2017年也是一个十万套的注册量。

在储能电站易换汽、科信都做相应的实施,我们储能科技主要做探测技术和消防技术,谢谢大家。

以上发言未经嘉宾审核发布。

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