【原创】特斯拉储能项目发生爆燃,锂电储能安全问题迫在眉睫!


来源:中国粉体网   初心

[导读]  随着国内外储能项目建设的快速增长,安全问题也日益突出。就在近日,采用特斯拉Megapack系统的澳大利亚“维多利亚大电池”储能项目发生火灾,一个集装箱内的13吨锂离子电池完全点燃,大火连烧四日才得到控制。

中国粉体网讯  随着国内外储能项目建设的快速增长,安全问题也日益突出。就在近日,采用特斯拉Megapack系统的澳大利亚“维多利亚大电池”储能项目发生火灾,一个集装箱内的13吨锂离子电池完全点燃,大火连烧四日才得到控制。据中国粉体网小编粗略统计,近十年间全球发生30多起储能电站起火爆炸事故,而该事件一出,更是让锂电池储能安全亮起了“红灯”,也为整个锂电储能行业敲响了警钟。


储能安全问题是系统性问题,事故往往因多个因素相互作用而发生,无论是内部因素还是外部因素都应当引起重视。锂电储能安全问题频出,下面中国粉体网小编就来分析一下锂电储能安全隐患的形成因素,并就其问题说一下有何预防措施。


一、锂电储能安全隐患的形成因素


1.电池本体因素


电池在生产制造过程中,可能会出现Fe、Ni等金属颗粒混入电池内的情况,随着电池老化会产生微内短路,并且因为Fe、Ni等金属的熔点远高于Li,形成的微内短路会逐渐扩展为硬短路,进而导致隔膜结构破坏及热失控的产生。而老化严重的电池有可能产生鼓胀及排气漏液等问题,进而腐蚀铜排及连接件等部件,造成接触电阻增大、绝缘性能降低。


2.运行环境因素


锂电储能电站的系统布局不当、环境温度过高、通风道阻塞、排气扇损坏、冬天距离加热器太近等因素都会引起电池系统散热不畅,温度攀升。若电池外部件高温产热造成热冲击将直接造成电池单体或模块过热,有可能演化为热失控,而热失控后有可能会触发热失控蔓延。


3.管理系统因素


锂电储能电站管理系统监测出现误差,或者管控的滞后性和失效性是导致电池系统各种滥用以及电池本体非正常老化的直接原因,而监测数据和管控系统的输入参数是否合理则决定着管理系统的可靠性和有效性。另外很多锂电储能电站存在局部过充的情况,也与管理系统的可靠性直接相关。


4.消防安全因素


锂电储能电站的电池舱空间密闭,能量堆积密度高,火灾危险性较大,而许多锂电储能电站的安全措施滞后。比如普通的烟感和温度装置不能及时地检测到起火前的早期异常情况,会导致消防系统动作太晚,所以普通感烟和感温火灾探测器并不适用与锂电子电池热失控的早期预警。另外消防系统不完善,防护机制不标准也是锂电储能电站存在安全隐患的重要原因。


二、锂电储能安全隐患的预防措施


1.增强检测意识,确保电池本体的安全性


选择拥有优质电池的合格电池供应商,采用符合电力储能特定要求的零部件,以确保储能本体的安全。另外强化绝缘检测并进行定期维护检查,同时强化漏电断路装置、过电压保护装置、过电流保护装置等电气冲击保护装置的可靠性,避免电池老化。


2.优化系统设计,创造良好的电站运行环境


优化系统设计,在电池舱四周舱壁设置隔热阻燃衬层,采用具有耐高温绝热性能的材料,增强电池舱的隔热阻燃性能。另外可通过改造空冷系统流道、改变流向等来提高温度分布的均匀性,研制出导热性能好的阻燃型新型液态冷却剂以便更好地散热,研发出经济型热管冷却技术用于降温。


3.完善管理体系,保障储能电站的安全运行


完善锂电储能电站的管理体系,在开发设计阶段及储能系统现场在调试前实现较为完整的系统控制、保护、管理功能及性能验证,建立系统级控制管理性能测试与验证手段。另外,在强化管理系统联动设计可靠性的同时,也需要通过定期维护实现参数监测的校准及判据的更新。


4.完善消防系统,守住储能电站的安全底线



完善消防系统,实行分级预警和多级防护机制。储能电站内设置电池舱细水雾灭火系统、电池舱外冷却水系统和建筑室内外消火栓给水系统。在探测器检测到异常后,定位启动内置细水雾灭火系统降低起火风险,并向预警系统发出报警信号。消防预警系统联动BMS切断电池的运行状态及启动消防系统实施对电池单元、电池柜、整个储能系统多层级安全防护。


结语


随着国内外锂电储能项目的快速增长,其安全问题受到社会各界高度关注。对于锂电储能的安全问题,不仅要在电站投运前对各种储能设备加强检验检测,由于锂电储能电池是一个渐变的电化学体系,随着储能电池的老化,电池的各项参数也会随之变化,所以在锂电储能电站运作以后,也要加强监测和管理。相信未来,在大家的努力下,锂电储能的安全系统会更加成熟,安全隐患问题也会得到很好的解决,以此避免更多安全事故的发生。


参考文献:

【1】蔡兴初,等. 锂电池储能电站消防灭火设施研究与设计. 给水排水. 2021.

【2】胡玉霞,等. 锂离子电池在储能中的应用及安全问题分析. 2021.

【3】曹文炅,等. 韩国锂离子电池储能电站安全事故的分析及思考. 2020.

【4】郭东亮,等. 储能电站用锂离子电池热失控早期预警参数研究. 2020.

【5】芮新宇,等. 锂离子电池热失控蔓延问题研究综述. 2020.

【6】王京. 锂电池储能现状及前景研究. 2020.


(中国粉体网编辑整理/初心)


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