2024電信級安全鋰電儲能系統(tǒng)研究與應用

電信級安全鋰電儲能系統(tǒng)研究與應用電信級安全鋰電儲能系統(tǒng)研究與應用一、背景介紹01CONTENTS二、電化學儲能02目錄三、鋰電池安全隱患分析03四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)04五、鋰電池安全對策05一、背景介紹01CONTENTS二、電化學儲能02目錄三、鋰電池安全隱患分析03四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)04五、鋰電池安全對策05一、背景介紹 電價1元7元4元時間242219171480效率最優(yōu)穩(wěn)定電網(wǎng)永不掉電峰平谷削峰填谷調峰調頻應急備電技術層面 經濟層面 儲能價值儲能的價值一、背景介紹 電價1元7元4元時間242219171480效率最優(yōu)穩(wěn)定電網(wǎng)永不掉電峰平谷削峰填谷調峰調頻應急備電技術層面 經濟層面 儲能價值儲能的價值一、背景介紹峰谷差價保持均衡減少棄電用戶側電網(wǎng)側發(fā)電側發(fā)展領域 應用場景投入產出 收益來源儲能的發(fā)展一、背景介紹峰谷差價保持均衡減少棄電用戶側電網(wǎng)側發(fā)電側發(fā)展領域 應用場景投入產出 收益來源儲能的發(fā)展一、背景介紹回顧歷史展望未來一、背景介紹回顧歷史展望未來二、電化學儲能 電化學儲能存在的必要性 消費電池有諸多優(yōu)點動力電池性價比優(yōu)勢儲能電池適應面廣泛產業(yè)鏈全面產銷量巨大業(yè)鏈最完整的電化學儲能產品能量密度適中充放電無縫轉換充放電次數(shù)多鋰電池是電化學儲能主力軍大 光伏受云霧影響極大 新能源穩(wěn)定與消納需要電化學儲能 二、電化學儲能 電化學儲能存在的必要性 消費電池有諸多優(yōu)點動力電池性價比優(yōu)勢儲能電池適應面廣泛產業(yè)鏈全面產銷量巨大業(yè)鏈最完整的電化學儲能產品能量密度適中充放電無縫轉換充放電次數(shù)多鋰電池是電化學儲能主力軍大 光伏受云霧影響極大 新能源穩(wěn)定與消納需要電化學儲能 規(guī)定 二、電化學儲能鐵鋰采用液體電解質，電極隔膜電解質易燃最初磷酸鐵鋰勇敢突破國外儲能起火案例：美國韓國澳大利亞中途三元鋰電異軍突起國內儲能起火案例：北京南三環(huán)江蘇鎮(zhèn)江火災難防迫使拋三元擇鐵鋰近年磷酸鐵鋰艱難爭先禁用三元鈉硫今年鐵鋰三元名分已定》國家能源局2022年發(fā)布《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)(征求意見稿)提出：中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池鐵鋰不徹底解決安全隱患也難發(fā)展壯大二、電化學儲能鐵鋰采用液體電解質，電極隔膜電解質易燃最初磷酸鐵鋰勇敢突破國外儲能起火案例：美國韓國澳大利亞中途三元鋰電異軍突起國內儲能起火案例：北京南三環(huán)江蘇鎮(zhèn)江火災難防迫使拋三元擇鐵鋰近年磷酸鐵鋰艱難爭先禁用三元鈉硫今年鐵鋰三元名分已定》國家能源局2022年發(fā)布《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)(征求意見稿)提出：中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池鐵鋰不徹底解決安全隱患也難發(fā)展壯大三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池相愛相殺鋰電池儲能的發(fā)展前景二、電化學儲能 有強大政策利益驅動力 獨立純儲能或光儲一體能成為主流，但運營商更需要備光儲一體2021價政策橫空出世，分布式儲能削峰填谷終于可收支平衡用戶側大建分布式鋰電儲能 電網(wǎng)調峰調頻的剛需 2018年電網(wǎng)側投了近500億元建電化學儲能新高潮，后被上級緊急叫停電網(wǎng)側曾經規(guī)劃標配鋰電池儲能站 二、電化學儲能 有強大政策利益驅動力 獨立純儲能或光儲一體能成為主流，但運營商更需要備光儲一體2021價政策橫空出世，分布式儲能削峰填谷終于可收支平衡用戶側大建分布式鋰電儲能 電網(wǎng)調峰調頻的剛需 2018年電網(wǎng)側投了近500億元建電化學儲能新高潮，后被上級緊急叫停電網(wǎng)側曾經規(guī)劃標配鋰電池儲能站 需 配置規(guī)模：十四五新能源12億KW，意味著儲能需要180GW、3.6億KWh配置標準：按風電光伏峰瓦容量15電2h-4h配儲能發(fā)電側大量標配鋰電池儲能站鋰電池應用的廣泛性三、鋰電池安全隱患分析鋰電池起火機理研究分析各種鋰電池絕熱熱失控（ARC）測試結果電池類型（℃）（℃）磷酸鐵鋰130260三元（532）115231三元（811）105209過充環(huán)境過溫外部短路 電芯內部短路 溫度上升 產生可燃氣體 起火或爆燃機械變形 /電芯發(fā)熱穿刺 進入輕度熱失 三、鋰電池安全隱患分析鋰電池起火機理研究分析各種鋰電池絕熱熱失控（ARC）測試結果電池類型（℃）（℃）磷酸鐵鋰130260三元（532）115231三元（811）105209過充環(huán)境過溫外部短路 電芯內部短路 溫度上升 產生可燃氣體 起火或爆燃機械變形 /電芯發(fā)熱穿刺 進入輕度熱失 進入電解液正極隔膜 進入嚴重破電芯內部缺陷 控自發(fā)熱階段 材料化學分解階段 壞性后果三、鋰電池安全隱患分析理論上，燃燒三要素只要消除一個要素，就不會起火燃燒或即使起火了也不繼續(xù)燃燒消除可燃物燃物在材料學方面基本不可行消除高溫熱源消除助燃物實踐中，正常使用的鋰離子電池基本都滿足燃燒三要素條件，都可能發(fā)生冒煙起火事件燃燒三要素空氣中的氧氣電芯短路發(fā)熱暴露在空氣中電芯穿刺測試三、鋰電池安全隱患分析理論上，燃燒三要素只要消除一個要素，就不會起火燃燒或即使起火了也不繼續(xù)燃燒消除可燃物燃物在材料學方面基本不可行消除高溫熱源消除助燃物實踐中，正常使用的鋰離子電池基本都滿足燃燒三要素條件，都可能發(fā)生冒煙起火事件燃燒三要素空氣中的氧氣電芯短路發(fā)熱暴露在空氣中電芯穿刺測試電芯產生可燃氣體10遵從消防燃燒學基本原理三、鋰電池安全隱患分析 鋰電池多種滅火方案論證 氣體總量多少才夠？模塊內能容納多少氣體？需要多高溫火焰才能燒破氣體軟管？氣體能否解決電芯復燃難題？液體容量多少才夠？氣體降溫阻氧滅火方案液體控溫隔氧防火方案1、七氟丙烷氣體方案2、全氟己酮氣體方案1、耐高溫絕緣液體方案2、普通自來水方案三、鋰電池安全隱患分析 鋰電池多種滅火方案論證 氣體總量多少才夠？模塊內能容納多少氣體？需要多高溫火焰才能燒破氣體軟管？氣體能否解決電芯復燃難題？液體容量多少才夠？氣體降溫阻氧滅火方案液體控溫隔氧防火方案1、七氟丙烷氣體方案2、全氟己酮氣體方案1、耐高溫絕緣液體方案2、普通自來水方案四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)全性不依賴汽油的安全性一樣充放電過程即是極板發(fā)生變化過程，再好的極板使用不當，也是會發(fā)生不可逆變化電芯不安全不代表不能用，鐵鋰電芯總比汽油安全，但通信局站各行各業(yè)都在使用汽油，關鍵是使用過程外部有足夠安全的額外防護措施和正確的使用方法鐵鋰電芯內燃燒三要素同樣存在，電荷、電極、隔膜、電解液等都是三要素內容，從物理化學原理看不存在沒有起火隱患的鐵鋰電芯，只是冒煙起火的概率大小而已誤區(qū)1：要求鐵鋰電芯很安全、不起火四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)全性不依賴汽油的安全性一樣充放電過程即是極板發(fā)生變化過程，再好的極板使用不當，也是會發(fā)生不可逆變化電芯不安全不代表不能用，鐵鋰電芯總比汽油安全，但通信局站各行各業(yè)都在使用汽油，關鍵是使用過程外部有足夠安全的額外防護措施和正確的使用方法鐵鋰電芯內燃燒三要素同樣存在，電荷、電極、隔膜、電解液等都是三要素內容，從物理化學原理看不存在沒有起火隱患的鐵鋰電芯，只是冒煙起火的概率大小而已誤區(qū)1：要求鐵鋰電芯很安全、不起火四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)電芯穿刺短路必然產生大量熱量和高溫氣體，真正安全的鋰電池模塊應該是在整組電芯正常工作時，Pack最內部的電芯熱失控或穿刺發(fā)熱也不起火現(xiàn)在經常拿單個電芯進行穿刺測試，結果顯示電芯只冒煙、不起火，但測試過程電芯發(fā)熱可以快速向周圍空氣擴散，而實際Pack中電芯密集堆疊，電芯熱量是不容易散出去的，溫度不同意味著起火概率不同誤區(qū)2：電芯測試不起火代表整組使用不起火四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)電芯穿刺短路必然產生大量熱量和高溫氣體，真正安全的鋰電池模塊應該是在整組電芯正常工作時，Pack最內部的電芯熱失控或穿刺發(fā)熱也不起火現(xiàn)在經常拿單個電芯進行穿刺測試，結果顯示電芯只冒煙、不起火，但測試過程電芯發(fā)熱可以快速向周圍空氣擴散，而實際Pack中電芯密集堆疊，電芯熱量是不容易散出去的，溫度不同意味著起火概率不同誤區(qū)2：電芯測試不起火代表整組使用不起火四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū) 區(qū)3：大極板少層數(shù)容易通過穿刺測試 間要更長很短制不住，仍然會冒煙起火的。四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū) 區(qū)3：大極板少層數(shù)容易通過穿刺測試 間要更長很短制不住，仍然會冒煙起火的。，因此長枝晶多少只與容量大小強關聯(lián)。四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)既然鋰電池內部發(fā)熱不可避免、先起火再滅火方案又不甚理想，只能在提早防范方面做文章了電信級消防安全要求，是抓早抓小、不見火焰。見火滅火的方案不利于機房安全。我國消防安全一向倡導“預防為主“，但很多時候實際上只重視滅火，對預防起火重視不足。造成先起火再滅火的事件發(fā)生路徑，表面上看起來滅火方法很到位、滅火力度也很猛，但這樣的方案實際上不大符合電信級機房安全要求的。誤區(qū)4：重視滅火甚于防火四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)既然鋰電池內部發(fā)熱不可避免、先起火再滅火方案又不甚理想，只能在提早防范方面做文章了電信級消防安全要求，是抓早抓小、不見火焰。見火滅火的方案不利于機房安全。我國消防安全一向倡導“預防為主“，但很多時候實際上只重視滅火，對預防起火重視不足。造成先起火再滅火的事件發(fā)生路徑，表面上看起來滅火方法很到位、滅火力度也很猛，但這樣的方案實際上不大符合電信級機房安全要求的。誤區(qū)4：重視滅火甚于防火四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)一些單位做鋰電產品滅火測試時雖然想辦法讓電芯燒起來了，滅火措施也達到了滅火目標，但這個火焰是外部引燃的，不是內部熱失控造成的。外部引起的火焰撲滅了可能不復燃，但電芯內部熱失控短路發(fā)熱引起的火焰，即使滅火了，如果內部短路狀態(tài)沒有消除，發(fā)熱繼續(xù)存在，理論上還是會復燃的，只是復燃的概率大小而已誤區(qū)5：能滅火的就是一定有效的四、鋰電池安全方面幾個誤區(qū)一些單位做鋰電產品滅火測試時雖然想辦法讓電芯燒起來了，滅火措施也達到了滅火目標，但這個火焰是外部引燃的，不是內部熱失控造成的。外部引起的火焰撲滅了可能不復燃，但電芯內部熱失控短路發(fā)熱引起的火焰，即使滅火了，如果內部短路狀態(tài)沒有消除，發(fā)熱繼續(xù)存在，理論上還是會復燃的，只是復燃的概率大小而已誤區(qū)5：能滅火的就是一定有效的五、鋰電池安全對策 甚早期管理理念 甚早期Early）是消防安全新理念，目前很多重要通信機房和數(shù)據(jù)中心要求在原有建筑消防系統(tǒng)基礎上增加甚早期煙感報警系統(tǒng)（典型產品為五、鋰電池安全對策 甚早期管理理念 甚早期Early）是消防安全新理念，目前很多重要通信機房和數(shù)據(jù)中心要求在原有建筑消防系統(tǒng)基礎上增加甚早期煙感報警系統(tǒng)（典型產品為VESDA）VESDA細微火災隱患，局方有時間及時處理，不至于發(fā)展到火焰階段。成功案例數(shù)不勝數(shù)安全鋰電采用甚早期理念形成完整方案甚早期告警甚早期控溫甚早期防火五、鋰電池安全對策 電信級安全鋰電的產品性能要求建議 確保萬無一失的安全爭取最大能力的節(jié)能供應商買保險方式行不行？買保險是必要