加州 250MW Gateway 储能项目鸟瞰图。图片来源:LS Power
在深入研究如何预防锂电池火灾之前,首先需要先了解一下BESS 存在的风险。
锂电池最大的风险是电池热失控,热失控是指电池内部热量积累迅速,其升温速度远超散热速度,从而引发能量的急剧释放。在这一过程中,可能点燃排气阶段释放的可燃蒸汽,进而形成火源。相邻的电池也会受到火源的不利影响,进而发生类似故障。如同多米诺骨牌效应一般,一个电池失控可能触发一连串的电池起火,往往带来无法预料的严重后果。电池热失控的原因复杂,主要包括以下几个方面:
1. 过充或过放电:当电池被充电到超过其设计容量的电量或放电到低于安全水平时,会引发电池内部的不稳定反应,导致电池升温。
2. 机械损伤:电池的物理损伤或挤压可能会损坏电池内部的分隔层,使正负极之间短路,引发热失控。
3. 外部短路:电池外部发生短路时,电池内部的电能可能会迅速释放,产生剧烈的热量,导致电池过热。
4. 内部缺陷:制造过程中的内部缺陷或材料问题可能导致电池不稳定,引发热失控。
5. 高温环境:在高温环境下,电池的内部温度可能会升高,导致电池过热。
6. 过电流:电池需要在一定的电流范围内工作,过大的电流会导致电池内部温度升高,从而热失控。
电池火灾的发生分为以下几个阶段
· 第一阶段 电池因机械损坏、过充或过放电或外部短路而受损;
· 第二阶段 少量气体(通常是氢气)在电池中生成和释放,同时释放热量,这被称为“脱气”;
· 第三阶段 热量增加,电池开始冒烟,可能会导致起火和热失控;
· 第四阶段 发生火灾,相邻电池受到影响,可有会产生爆炸。
图片来源: NFPA
如何预防锂电池火灾
预防火灾的关键是及时发现火灾隐患,在火灾初期就采取相应措施进行防治。DTS分布式光纤测温系统是由测温主机和测温光纤组成,测温光纤可以直接敷设到锂电池货格中。当锂电池温度异常时,测温光纤可以快速响应并上传至主机,主机收到温度异常信息后会迅速告警通知管理人员进行相关措施。同时还可以通过上位机和水喷淋、堆垛机等互联,实现真正的自动化管理,快速的解决安全隐患,减少损失。
DTS光纤测温系统的特点:
1. 高精度监测:分布式光纤测温系统能够实时监测锂电池储存区域的温度变化,精度高达0.1℃,能够准确捕捉温度异常,避免温度过高引发的安全隐患。
2. 实时报警:一旦分布式光纤测温系统检测到温度异常,立即发出报警信号,提醒相关人员及时采取措施,避免事故的发生。这种实时报警功能大大提高了锂电池储存安全性。
3. 多点监测:分布式光纤测温系统可以同时监测多个点位的温度变化,覆盖范围广,能够掌握锂电池储存区域的温度情况,及时发现问题,提高安全性。
4. 高可靠性:分布式光纤测温系统采用光纤传感技术,具有抗干扰、抗电磁干扰等特点,能够在恶劣环境下正常工作,保证监测的可靠性。