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(kāizhǎn)储能电池热失控试验。

项目成果在南方电网宝塘(bǎotáng)储能站工程示范应用。

　　新型储能(chǔnéng)作为我国快速发展的新兴产业(xīnxīngchǎnyè)之一，正在能源绿色低碳转型中发挥着重要支撑作用(zuòyòng)。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(chǔnéng)(chǔnéng)系统(xìtǒng)全寿命周期应用安全(ānquán)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、监测预警、火灾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(yuànzhǎng)陈满说。

　　该项目由南网储能(chǔnéng)公司牵头，中国科学技术大学、北京理工大学、天津消防(xiāofáng)研究所等单位联合完成。

　　为(wèi)储能新技术应用把好“安全关”

　　“锂离子电池储能系统(xìtǒng)全寿命(shòumìng)周期应用安全技术”项目聚焦于攻克锂离子电池储能系统致灾机理不清、故障难以诊断、事故(shìgù)难以预警、灭火困难(kùnnán)且易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，在(zài)安徽省六安市的中国科学技术大学火灾安全全国重点实验室里，一场230安时钠离子储能电池热失控试验(shìyàn)正在共享平台上紧锣密鼓(jǐnluómìgǔ)地开展。该平台是(shì)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(de)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(ránshāo)腔室(qiāngshì)、集装箱燃烧腔室、大型量热系统等综合构成，可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”。

　　“平台具备不同层级电池储能(chǔnéng)(chǔnéng)系统火灾抑制功能，覆盖了我国新型储能的全部灭火(mièhuǒ)试验需求。同时，平台可以开展过充、加热、短路等至少(zhìshǎo)3种故障条件下的热失控火灾试验。”火灾安全全国(quánguó)重点实验室副研究员金凯强介绍。基于该平台的试验分析(fēnxī)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材料，有效降低了储能系统火灾事故发生(fāshēng)的几率。

　　2023年7月投用以来，该平台(píngtái)已累计(lěijì)开展(kāizhǎn)各类新型储能火灾试验800余次，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(guīzé)。”火灾安全全国重点实验室副研究员梅文昕表示。

　　提前(tíqián)15分钟监测火灾

　　除了提高储能产品接入电网的“安全门槛”，对储能装置(zhuāngzhì)投运后的安全监测(jiāncè)同等重要。

　　火灾消防存在“黄金15分钟”。“任何储能装置的(de)(de)火灾爆炸都有一个演变过程。我们(wǒmen)希望通过技术手段提前观察到设备故障(gùzhàng)、热失控、燃爆等事故发生前的征兆，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”六个维度的征兆获取方法，并建立包含108条(tiáo)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(duōgè)方面。

　　掌握征兆特征只是前提，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’近(jìn)1800万个算法进行秒级(miǎojí)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。”南网(nánwǎng)储能公司储能科研院数据资产研究所所长张豪告诉记者(jìzhě)，该平台能够帮助(bāngzhù)运维人员“足不出户”地掌握储能设备的健康状态，准确率高达(gāodá)97.6%。

　　目前，该(gāi)安全监测平台实时观察着(zhe)先期接入平台的8座电化学储能站的运行(yùnxíng)状态。其数据传输、状态监测、故障诊断预警、事故还原等(děng)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，总规模预计超过全国总量的2%。

　　首次应用无氟环保灭火材料(cáiliào)

　　对于储能系统(xìtǒng)，灭火装备宁可备而不用，不可(bùkě)用而不备。项目团队利用天津消防研究所的行业技术优势，成功研发出(chū)世界首套基于液氮灭火抑爆的储能系统。

　　该储能系统不仅实现(shíxiàn)了无氟环保灭火材料在新型储能领域的首次应用，还将扑灭(pūmiè)电池初期火灾(huǒzāi)时间缩短至5秒内，效率达到原来2倍以上。

　　“我们研发了储能系统火灾(huǒzāi)应急处置技术，建立了‘液氮—二氧化碳(èryǎnghuàtàn)—水喷淋’联合(liánhé)作用应急处置体系；突破了液氮承压、贮存(zhùcún)和制冷等关键技术，研发出液氮灭火抑爆样机。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(zhòngdiǎn)实验室研究员(yánjiūyuán)王青松介绍，运用这种新的灭火抑爆技术，扑灭火灾后能确保储能装置不复燃、不爆炸。

　　目前，该套基于液氮灭火抑爆装置已在华南、华东、西北多地试点示范应用，覆盖电源(diànyuán)侧、电网(diànwǎng)侧、用户(yònghù)侧等新型储能(chǔnéng)在电力系统的各个节点。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(de)(de)技术攻关，“锂离子电池储能系统全(quán)寿命周期应用安全技术”项目形成(xíngchéng)了(le)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座高安全的大型储能电站。该项目不仅完成一系列关键技术创新，形成共性关键技术与装备、支撑平台和标杆工程，且培养(péiyǎng)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(tōngxùnyuán) 黄 昉 李冕祺摄）