電池儲能安全傳感器解決方案，對動力電池?zé)崾Э剡M行監(jiān)控

11月9日是第32個全國消防日，消防安全關(guān)系著人民的生命財產(chǎn)，一直受到我國的高度重視。在我國一系列相關(guān)政策、規(guī)劃的引導(dǎo)下，城市、企業(yè)、消防隊站、學(xué)校、醫(yī)院等各類場所的智慧消防建設(shè)取得了顯著的發(fā)展。

然而，隨著社會的不斷發(fā)展，新的消防場景不斷涌現(xiàn)，其中，儲能已成為極為重要的消防安全新業(yè)態(tài)、新方向之一?！丁笆奈濉眹蚁拦ぷ饕?guī)劃》特別提到，要積極防范新業(yè)態(tài)新材料新風(fēng)險，其中包括新型儲能設(shè)施。對此，我們應(yīng)予以高度重視，對新型儲能設(shè)施的消防安全問題做出積極防范與應(yīng)對。

近年來，儲能行業(yè)在全球范圍內(nèi)迅速崛起，成為許多國家的新興產(chǎn)業(yè)，包括中國、美國、日本、澳大利亞和歐洲國家。儲能系統(tǒng)被視為新型電力系統(tǒng)有效的調(diào)峰調(diào)頻、平滑波動手段和重要的備用資源。大力發(fā)展儲能對于提高光伏、風(fēng)電等可再生能源的利用率，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

儲能技術(shù)是通過化學(xué)或物理的方法將電能儲存起來并在需要時釋放的相關(guān)技術(shù)及措施。主要包括機械儲能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能）、電化學(xué)儲能（鋰離子電池、鉛酸電池、鈉硫電池等）、電磁儲能（超導(dǎo)儲能、超級電容器）、氫儲能、熱儲能等類型。除了抽水蓄能外，其他都屬于新型儲能方式。

目前，中國的儲能仍以抽水蓄能為主，但新型儲能發(fā)展迅速，其影響力不容忽視。2022年，中國以電化學(xué)儲能為代表的新型儲能新增裝機達(dá)到了7.3GW/15.9GWh，市場規(guī)模占整個儲能市場的21.9%。預(yù)計到2025年，這一市場規(guī)模將超過1萬億元，新型儲能技術(shù)有望成為未來的主流儲能技術(shù)。

然而，隨著儲能行業(yè)的快速發(fā)展，儲能消防安全問題也不容忽視。公開數(shù)據(jù)顯示，在2017~2022年間，全球發(fā)生了60多起儲能安全事故。這些事故中，鋰離子電池引發(fā)的事故占比高達(dá)80%。此外，我國500kWh以上的儲能電站年火災(zāi)事故發(fā)生率達(dá)0.6%，仍處于較高水平。這些事故主要是由于電池濫用（過充/放、外部短路）、機械濫用（擠壓、針刺）、熱濫用（過熱）等導(dǎo)致的單體電池?zé)崾Э?，進而引發(fā)電池起火乃至儲能電站起火、爆炸的情況。

為了保障行業(yè)的安全發(fā)展，我國出臺了《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》（GB/T42288-2022）。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電化學(xué)儲能電站應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、供暖排風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。電池室/艙內(nèi)應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w探測器、溫感探測器、煙感探測器，電池室/艙外應(yīng)配置氣體濃度顯示和提示報警裝置。這些規(guī)定旨在保障電化學(xué)儲能電站的安全運行，以確保公眾的生命財產(chǎn)安全和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

隨著全球雙碳目標(biāo)共識和儲能行業(yè)的迅猛發(fā)展，作為儲能電站的主要動力源，新能源鋰電池產(chǎn)業(yè)備受矚目！但由于電池工作和儲存過程中的熱失控現(xiàn)象，會帶來嚴(yán)重的安全風(fēng)險和消防事故。這就需要儲能電站的探測報警系統(tǒng)具有更強的早期探測、精準(zhǔn)探測、降低誤報、高抗環(huán)境干擾能力等。

儲能安全傳感器解決方案

目前市場上有多款傳感器非常適合應(yīng)用于新能源電池儲能系統(tǒng)的安全防控檢測模組中，并針對動力電池?zé)崾Э剡M行監(jiān)控。

電池?zé)崾Э厥侵鸽姵爻掷m(xù)放熱的連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致電池組溫度急劇上升，進而引發(fā)電池燃燒事故的過程。熱失控有三個過程，誘發(fā)、發(fā)生到蔓延，其中引發(fā)熱失控的主要原因是過熱、過充、內(nèi)短路、碰撞等因素。

在鋰離電池?zé)崾Э卦缙?，由于電池溫度、放電電壓、放電電流等特征識別參數(shù)的變化非常緩慢，通過現(xiàn)代 BMS 無法及早地監(jiān)測到電池故障，而此時電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生大量的氣體物質(zhì)，因此，利用氣體檢測傳感器來實現(xiàn)鋰離子電池?zé)崾Э卦缙陬A(yù)警是最有效的辦法。

從餅圖中可看出，電池在熱失控過程中產(chǎn)生這些主要氣體的組分構(gòu)成非常類似，如圖所示氣體成分主要為二氧化碳(CO2)、氫氣(H2)、一氧化碳(CO)，其余小部分氣體主要為小分子烴類物質(zhì)(CH4、C2H4等)。

奧松電子研發(fā)生產(chǎn)的溫濕度傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、VOC傳感器對新能源鋰電池的狀態(tài)進行實時監(jiān)測。當(dāng)電池處于熱失控狀態(tài)時，電解液泄露揮發(fā)出的氣體，電池組短路產(chǎn)生的氣體以及電線過熱產(chǎn)生的焦糊味，這些異常情況就會被傳感器捕捉到，同時傳感器會根據(jù)動力電池?zé)崾Э啬Ｐ拖蝰{駛員發(fā)出熱失控預(yù)警，并結(jié)合預(yù)設(shè)的火災(zāi)抑制裝置對鋰電池進行及時處置。

審核編輯：湯梓紅