2024电信级安全锂电储能系统研究与应用.docx

*,;:二电信级安全锂电储能系统工“1.研究与应用背景介绍二.电化学储能三.锂电池安全隐患分析四.锂电池安全方面几个误区五.锂电池安全对策CONTENTS目录储能的价值储能的发展发展领域应用场景发电侧电网侧用户侧减少弃电投入产出保持均衡峰谷差价解醐hM()rVCMiMA11UCOM中国国际储能大会V<NMVIUCOM通信机楼微网储能产业展望通信局站储能与运行协调发展探讨中国电信股份有限公司广州研究院敕世能2017.4.24苏州中国电信股份有限公司广州研究院敕世能2018.5.19-XM回顾历史展望未来89储施设计光伏风电项目配电化学储能是政策规定891配体储褪原以上应在主要井M点俵中正仪,优先果用380伏井网.并网点应在分G式Jt伏并M点附近,以解决播分台区电IH8班.设备我过我.就地无法消炳尊向I1.892肥年储能以不出现长时间大Ht限反送、不增E系fit调岬负"为原则,保介学虐明JIh1.ri分小大光伏开发熄模.负营特n等因索.磁定体能配H容Sb提升系茂调6能力.893配白储能装J!应调足IO年（5000次M环）以上工作寿命.系统容餐IO年JtM率不If1.过20%.894配转储能&巽优先近川电化宠储俺.>UOO895电化学储能电池的初始先收电能跳、WWft.健片保持。恢U能力,安全性能、绝端性能、耐瓜性倦等技术复未电行合现行收*标准GBT36558。关要求有诸多优点充放电次数多充放电无缝转换能量密度适中性价比优势产销量巨大产业链全面适应面广泛C电化学储能存在的必要性新能源稳定与消纳需要电化学储能风电受风速影响极大光伏受云雾影响极大消费电池锂电池是目前技术最成熟和产业链最完整的电化学储能产品动力电池1储能电池铁锂不彻底解决安全隐患也难发展壮大铁锂采用液体电解质，电极隔膜电解质易燃国外储能起火案例：美国韩国澳大利亚国内储能起火案例：北京南三环江苏镇江）锂电池储能的发展前景三元锂电池与磷酸铁锂电池相爱相杀最初磷酸铁锂勇敢突破中途三元锂电异军突起磷酸铁锂安全可控经济实惠里程焦虑引导选择三元锂电火灾难防迫使抛三元择铁锂近年磷酸铁锂艰难争先今年铁锂三元名分已定发改文件大站禁用三元钠硫国家能源局2022年发布防止电力生产事故的二十五项衷点要求（2022年版）（征求意见稿）提出：中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池）锂电池应用的广泛性发电侧大量标配锂电池储能站发展新能源的刚需电网侧曾经规划标配锂电池储能站电网调峰调频的刚需用户侧大建分布式锂电储能有强大政策利益驱动力配置标准：按风电光伏峰瓦容量15%、放电2h-4h酉己储能配置规模：十四五新能源12亿KW,意味着储能需要180GW、3.6亿KWh2018年电网侧投了近500亿元建电化学储能新高潮，后被上级紧急叫停电网侧因为抽水蓄能电站发电响应速度偏慢，应该还是需要一批自用电化学储能做调峰调频2021年分时电价政策横空出世，分布式储能削峰填谷终于可收支平衡独立纯储能或光储一体能成为主流，但运营商更需要备光储一体锂电池起火机理研究分析/皿/环境过温,外部短路.电芯内部短路/t11M变形”/电芯发热,电芯内部缺陷»SJS上升进入轻度热失控自发热阶段»产生可醋体进入电解液正极隔膜材料化学分解阶段起火或爆燃进入严重破坏性后果，.rf*各种锂电池绝热热失控(ARC)测试结果电池类型安全点()风睑点()磷酸铁锂130260三元(532)115231三元(811)105209只有避免进入严重高温热失控，电芯才能确保足够安全理论上，燃烧三要素只要消除一个要素，就不会起火燃烧或即使起火了也不继续燃烧实践中，正常使用的锂离子电池基本都满足燃烧三要素条件，都可能发生冒烟起火事件E暴露在空气中电芯穿剌测试10G）遵从消防燃烧学基本原理 消除可燃物：目前技术水平限制，要消除可燃物在材料学方面基本不可行 消除高温热源：目前技术水平限制，要彻底消除高温热源在材料学方面基本不可行，但加强电芯散热控制似乎可行 消除助燃物：完全可行，方法多种多样燃烧三要素空气中的氧气芯短路发热电芯产生可燃气体气体降温阻氧灭火方案1、E氟丙烷气体方案21全氟己酮气体方案气体总量多少才够？模块内能容纳多少气体？需要多高温火焰才能烧破气体软管？气体能否解决电芯复燃难题？色锂电池多种灭火方案论证液体控温隔氧防火方案1、耐高温绝缘液体方案51普通自来水方案液体容量多少才够？如何触发告警？如何实现动作？如何保障可靠性电芯不安全不代表不能用，铁锂电芯总比汽油安全，但通信局站各行各业都在使用汽油，关键是使用过程外部有足够安全的额外防护措施和正确的使用方法难道有人会希望现在找到一种不起火的汽油吗？就目前技术而已，使用锂电芯过程的安全性不该依赖电芯自己的安全性，就像使用汽油过程的安全性不依赖汽油的安全性一样3）误区1：要求铁锂电芯很安全、不起火铁锂电芯内燃烧三要素同样存在，电荷、电极、隔膜、电解液等都是三要素内容，从物理化学原理看不存在没有起火隐患的铁锂电芯，只是冒烟起火的概率大小而已充放电过程即是极板发生变化过程，再好的极板使用不当，也是会发生不可逆变化真正安全的锂电池模块应该是在整组电芯正常工作时，PaCk最内部的电芯热失控或穿剌发热也不起火G）误区2:电芯测试不起火代表整组使用不起火现在经常拿单个电芯进行穿刺测试，结果显示电芯只冒烟、不起火，但测试过程电芯发热可以快速向周围空气扩散，而实际PaCk中电芯密集堆叠，电芯热量是不容易散出去的，温度不同意味着起火概率不同电芯穿剌短路必然产生大量热量和高温气体，电芯内部温度可达几百度。如果热量散发很快,只能是内部高温、外部相对低温，有可能达不到起火条件；但如果热量散不出去，整个电芯内外都将处于高温状态，可能满足起火条件测试过程：大极板少层数电芯短路点少，总发热功率也小，但放电时间要更长测试过程：小极板多层数电芯短路点多，总发热功率大，但放电时间很短电芯真正安全性应该以内部大部分极板面积、严重的热失控发热带来的危险性为对象开展评估，标准的穿剌测试是一个基本对标测试，与某些真实情况不一定完全吻合大极板少层数电芯比小极板多层数电芯在穿刺时发热剧烈程度不一样，因为电芯短路发热大小与短路点多少强关联。但实际使用过程极板长枝晶多少则是按面积来的,因此长枝晶多少只与容量大小强关联。实际使用过程，因为电池质量问题或使用不当问题，要长枝晶必然是全部电极板都长，因此某些电芯即使通过了穿刺测试，实际环境中也可能由枝晶造成的热失控过大还是控制不住，仍然会冒烟起火的。既然锂电池内部发热不可避免、先起火再灭火方案又不甚理想，只能在提早防范方面做文章了误区4：重视灭火甚于防火我国消防安全一向倡导“预防为主“，但很多时候实际上只重视灭火，对预防起火重视不足。造成先起火再灭火的事件发生路径，表面上看起来灭火方法很到位、灭火力度也很猛，但这样的方案实际上不大符合电信级机房安全要求的。电信级消防安全要求，是抓早抓小、不见火焰»见火灭火的方案不利于机房安全。特别提示nosmoking禁止烟火3）误区5:能灭火的就是一定有效的一些单位做锂电产品灭火测试时虽然想办法让电芯烧起来了，灭火措施也达到了灭火目标，但这个火焰是外部引燃的，不是内部热失控造成的。外部引起的火焰扑灭了可能不复燃，但电芯内部热失控短路发热引起的火焰，即使灭火了，如果内部短路状态没有消除，发热继续存在，理论上还是会复燃的，只是复燃的概率大小而已锂电池模块是密闭空间内的、高度密集的含能自发热设备，不能将用在普通电气设备行之有效的消防方案搬到锂电池产品VESDA利用甚早期报警，提前发现了机房细微火灾隐患，局方有时间及时处理，不至于发展到火焰阶段。成功案例数不胜数安全锂电采用甚早期理念形成完整方案甚早期告警甚早期控温甚早期防火引入甚早期管理理念甚早期(VeryEar1.y)是消防安全新理念，目前很多重要通信机房和数据中心要求在原有建筑消防系统基础上增加甚早期烟感报警系统(典型产品为VESDA)建筑消防告警系统和灭火系统都是采用判断有烟雾火焰再灭火的流程，灭火难度远比灭早期火苗大，比消除起火隐患难度更大锂电安全问题一天未解决锂电进入机房一天不允许确保万无一失的安全争取最大能力的节能18有甚早期告警能力 有强有力的控温能力 有足够的安全冗余设计 有足够长的安全寿命 有合理的性价比产品 有正常的维护条件供应商买保险方式行不行？买保险是必要条件，但不是充分条件通信瘫痪的损失赔不起！Thanks.-:.*-.,二，1.,7.,.、.,.*