據(jù)中國儲能網(wǎng)不完全統(tǒng)計，近年來，國內(nèi)外電化學(xué)儲能領(lǐng)域就發(fā)生火災(zāi)事故40余起，不僅造成了重大財產(chǎn)損失，還造成了人員傷亡。2021年4月6日，韓國一光伏電站儲能系統(tǒng)起火，燒毀面積達(dá)22平方米，共造成約4.4億韓元損失(約合人民幣258萬元)。2017年8月至2019年10月，韓國共發(fā)生此類火災(zāi)事故27起。
2021年7月31日，澳大利亞維多利亞州特斯拉Megapack儲能電站起火，一個2.673MWh儲能集裝箱著火。火勢大到難以撲滅，消防員只能控制火勢不波及到其他儲能集裝箱，整場火災(zāi)持續(xù)了4天才燒完。
電化學(xué)儲能系統(tǒng)的安全設(shè)計和消防技術(shù)革新，成為包括武漢楚能新能源有限公司(下稱楚能新能源)在內(nèi)的眾多新能源企業(yè)，關(guān)注的焦點(diǎn)和渴望突破的關(guān)鍵技術(shù)。
首創(chuàng)“浸默”電池安全系統(tǒng)新在哪?
2022年12月5日，楚能新能源發(fā)布了該公司首創(chuàng)的儲能行業(yè)“浸默”電池安全系統(tǒng)，并在武漢江夏基地實驗中心進(jìn)行了安全性能演示實驗。湖北省消防救援總隊技術(shù)人員及領(lǐng)導(dǎo)，在試驗現(xiàn)場全程觀摩指導(dǎo)。
湖北省消防救援總隊技術(shù)人員在實驗現(xiàn)場點(diǎn)評
據(jù)中國儲能網(wǎng)了解，楚能新能源的技術(shù)團(tuán)隊與湖北省消防救援總隊技術(shù)人員，就頻發(fā)的動力、儲能起火事故進(jìn)行了多次探討、交流，雙方得出的結(jié)論是：解決電池系統(tǒng)起火事故的最根本解決方案是“電池本質(zhì)的安全”，但是這一方案無法在短時間內(nèi)取得技術(shù)突破;第二個方案是電池系統(tǒng)起火后定向彈出隔離，不造成人身和周邊財產(chǎn)的損失;第三個方案是阻止PACK箱內(nèi)部電池的電化學(xué)反應(yīng)，無熱蔓延發(fā)生，給出足夠時間進(jìn)行消防處理。
楚能新能源首創(chuàng)的“浸默”電池安全系統(tǒng)方案屬于第三種方案。該消防系統(tǒng)主要應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)的20尺預(yù)制艙，包含“浸默”液冷PACK箱、液冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、匯流柜等。其中，消防系統(tǒng)不再采用全氟己酮等粉末類介質(zhì)，而是采用液態(tài)滅火介質(zhì)YEC-1，安全系統(tǒng)可在3分鐘內(nèi)將發(fā)生熱失控報警的液冷PACK箱完全浸沒，通過快速降溫以及局部窒息手段，阻斷熱失控電池的進(jìn)一步反應(yīng)，使得電池間以及PACK間不再有熱蔓延，實現(xiàn)精準(zhǔn)、快速消防，抑制熱失控持續(xù)惡化，降低失控風(fēng)險。
楚能新能源在發(fā)布“浸默”電池安全系統(tǒng)時，還著重強(qiáng)調(diào)了該系統(tǒng)是從模組到PACK到運(yùn)維，全線使用最安全材料、設(shè)計和技術(shù)的系統(tǒng)。
硬剛復(fù)燃的液態(tài)滅火介質(zhì)YEC-1
電化學(xué)儲能電站是比較常見的一類儲能電站。隨著儲能電站項目的建設(shè)和應(yīng)用，其火災(zāi)危險性也逐漸顯現(xiàn)。因此，各大生產(chǎn)廠家都會配備消防滅火系統(tǒng)。目前，電化學(xué)儲能電站消防系統(tǒng)常用的滅火抑制介質(zhì)包括：全氟己酮、七氟丙烷、氣溶膠等。
楚能新能源的技術(shù)人員表示，七氟丙烷常溫屬于氣態(tài)，需要進(jìn)行高壓處理，以液態(tài)形式存儲在高壓鋼瓶中，七氟丙烷需要維持一定的濃度才能具備滅火和持續(xù)抑制火災(zāi)的能力，另外，七氟丙烷的環(huán)保性較差，在大氣中殘留時間長達(dá)31年，嚴(yán)重影響全球氣候。氣溶膠作為滅火介質(zhì)的缺點(diǎn)也很明顯，系統(tǒng)觸發(fā)后，氣溶膠會釋放大量熱，雖然有一定的滅火能力，不過降溫效果差，且不能持續(xù)抑制。
“全氟己酮在存儲、降溫和滅火效果、環(huán)保等方面均優(yōu)于七氟丙烷、氣溶膠，但是對于已經(jīng)熱失控的鋰電池組，是無法立即阻止電池內(nèi)部反應(yīng)的，需要達(dá)到并維持一定的濃度才能具備滅火和持續(xù)抑制的能力”，技術(shù)人員在接受中國儲能網(wǎng)采訪時說，“全氟己酮在550℃以上高溫時，受熱裂解產(chǎn)生有毒有害、具有腐蝕性的氫氟酸。”
在密閉空間內(nèi)，一定濃度的全氟己酮或七氟丙烷具有優(yōu)良的降溫、滅火效果，不過，它們都無法阻止已經(jīng)發(fā)生熱失控電池的內(nèi)部反應(yīng)，換言之，傳統(tǒng)氣態(tài)抑制劑難以抑制熱失控電池的熱蔓延，往往容易出現(xiàn)電池包復(fù)燃的現(xiàn)象。
楚能新能源進(jìn)行“浸默”電池安全系統(tǒng)實驗
楚能新能源首創(chuàng)的“浸默”電池安全系統(tǒng)，淘汰了全氟己酮、七氟丙烷等傳統(tǒng)消防介質(zhì)，取而代之的是液態(tài)滅火介質(zhì)YEC-1，它能夠在較短時間內(nèi)將熱失控的磷酸鐵鋰電池包(目前，成本低、安全性高的磷酸鐵鋰電池是儲能設(shè)備的首選之一)完全浸沒，通過快速降溫、局部窒息的手段，阻斷熱失控電池的進(jìn)一步反應(yīng)，達(dá)到“惰化”效果，使電池內(nèi)部、電池間的反應(yīng)快速緩解，實現(xiàn)電池“浸默”狀態(tài)。楚能新能源選用的液態(tài)消防介質(zhì)YEC-1不僅能有效滅火，還能有效解決電池的熱蔓延問題。
雖然液態(tài)滅火介質(zhì)YEC-1與目前業(yè)內(nèi)主流滅火介質(zhì)(全氟己酮)的滅火原理相同，主要從降溫和隔絕氧氣兩方面進(jìn)行滅火，但是它遠(yuǎn)優(yōu)于全氟己酮，特點(diǎn)是成本低、易獲取且能有效抑制電池內(nèi)部反應(yīng)、阻止電池防護(hù)單元的復(fù)燃。其次液態(tài)滅火介質(zhì)YEC-1具備優(yōu)異的防冷凍效果，可以根據(jù)不同低溫需求做出調(diào)整，最低可耐-30℃低溫，液態(tài)滅火介質(zhì)YEC-1優(yōu)異的防冷凍效果,為電化學(xué)儲能消防系統(tǒng)在東北地區(qū)等低溫環(huán)境下的正常工作奠定了基礎(chǔ)。
16項發(fā)明專利讓電池“浸默”
楚能新能源首創(chuàng)的“浸默”電池安全系統(tǒng)實驗，在模擬磷酸鐵鋰電池包熱失控起火場景下進(jìn)行，實驗數(shù)據(jù)顯示：在電芯噴閥約4秒后，探測器的監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到二級報警閾值，聯(lián)動火災(zāi)報警控制器上報二級報警，39秒后啟動聲光報警器，在聲光報警器開啟185秒(設(shè)定延時時間180 秒)后，火災(zāi)抑制裝置自動啟動液態(tài)滅火抑制劑噴淋，在206秒內(nèi)液體滅火介質(zhì)浸沒電池包，在靜置觀察過程中，電池包未復(fù)燃、未熱蔓延至其它電芯。
實驗結(jié)果表明，“浸默”電池安全系統(tǒng)的消防滅火抑制裝置、火災(zāi)報警控制器、聲光報警器、復(fù)合探測器等均能按照設(shè)計參數(shù)和判定邏輯精準(zhǔn)有效聯(lián)動，另外，液態(tài)滅火介質(zhì)YEC-1能有效抑制電池包的復(fù)燃、熱擴(kuò)散，是一種優(yōu)良的滅火介質(zhì)。“浸默”電池安全系統(tǒng)各功能組件能夠有效聯(lián)動，達(dá)成了自動探測預(yù)警、自動撲滅明火、快速降溫、阻/隔熱、持續(xù)抑制、惰化抑爆等多項目標(biāo)，實驗證明“浸默”電池安全系統(tǒng)設(shè)計是一套具備多舉措的安全防控技術(shù)總體解決方案，可應(yīng)用于電化學(xué)儲能中大型集裝箱、分布式儲能等場景。
截至目前，在“浸默”電池安全系統(tǒng)的電池開發(fā)驗證方面，楚能新能源榮獲了一大批國家級專利技術(shù)，完成了超30項專利布局，其中發(fā)明專利16項，并可針對儲能電池行業(yè)量身定制出多款安全、高效、經(jīng)濟(jì)的電池解決方案。該公司基于楚能研究院的強(qiáng)大科研團(tuán)隊實力與投入，不斷為儲能安全優(yōu)化升級貢獻(xiàn)力量。
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