2024電信級(jí)安全鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)研究與應(yīng)用

電信級(jí)安全鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)研究與應(yīng)用電信級(jí)安全鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)研究與應(yīng)用一、背景介紹01CONTENTS二、電化學(xué)儲(chǔ)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(gè)誤區(qū)04五、鋰電池安全對(duì)策05一、背景介紹01CONTENTS二、電化學(xué)儲(chǔ)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(gè)誤區(qū)04五、鋰電池安全對(duì)策05一、背景介紹 電價(jià)1元7元4元時(shí)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(diào)峰調(diào)頻應(yīng)急備電技術(shù)層面 經(jīng)濟(jì)層面 儲(chǔ)能價(jià)值儲(chǔ)能的價(jià)值一、背景介紹 電價(jià)1元7元4元時(shí)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(diào)峰調(diào)頻應(yīng)急備電技術(shù)層面 經(jīng)濟(jì)層面 儲(chǔ)能價(jià)值儲(chǔ)能的價(jià)值一、背景介紹峰谷差價(jià)保持均衡減少棄電用戶(hù)側(cè)電網(wǎng)側(cè)發(fā)電側(cè)發(fā)展領(lǐng)域 應(yīng)用場(chǎng)景投入產(chǎn)出 收益來(lái)源儲(chǔ)能的發(fā)展一、背景介紹峰谷差價(jià)保持均衡減少棄電用戶(hù)側(cè)電網(wǎng)側(cè)發(fā)電側(cè)發(fā)展領(lǐng)域 應(yīng)用場(chǎng)景投入產(chǎn)出 收益來(lái)源儲(chǔ)能的發(fā)展一、背景介紹回顧歷史展望未來(lái)一、背景介紹回顧歷史展望未來(lái)二、電化學(xué)儲(chǔ)能 電化學(xué)儲(chǔ)能存在的必要性 消費(fèi)電池有諸多優(yōu)點(diǎn)動(dòng)力電池性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)能電池適應(yīng)面廣泛產(chǎn)業(yè)鏈全面產(chǎn)銷(xiāo)量巨大業(yè)鏈最完整的電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)品能量密度適中充放電無(wú)縫轉(zhuǎn)換充放電次數(shù)多鋰電池是電化學(xué)儲(chǔ)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(xué)儲(chǔ)能 二、電化學(xué)儲(chǔ)能 電化學(xué)儲(chǔ)能存在的必要性 消費(fèi)電池有諸多優(yōu)點(diǎn)動(dòng)力電池性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)能電池適應(yīng)面廣泛產(chǎn)業(yè)鏈全面產(chǎn)銷(xiāo)量巨大業(yè)鏈最完整的電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)品能量密度適中充放電無(wú)縫轉(zhuǎn)換充放電次數(shù)多鋰電池是電化學(xué)儲(chǔ)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(xué)儲(chǔ)能 規(guī)定 二、電化學(xué)儲(chǔ)能鐵鋰采用液體電解質(zhì)，電極隔膜電解質(zhì)易燃最初磷酸鐵鋰勇敢突破國(guó)外儲(chǔ)能起火案例：美國(guó)韓國(guó)澳大利亞中途三元鋰電異軍突起國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能起火案例：北京南三環(huán)江蘇鎮(zhèn)江火災(zāi)難防迫使拋三元擇鐵鋰近年磷酸鐵鋰艱難爭(zhēng)先禁用三元鈉硫今年鐵鋰三元名分已定》國(guó)家能源局2022年發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版)(征求意見(jiàn)稿)提出：中大型電化學(xué)儲(chǔ)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(xué)儲(chǔ)能鐵鋰采用液體電解質(zhì)，電極隔膜電解質(zhì)易燃最初磷酸鐵鋰勇敢突破國(guó)外儲(chǔ)能起火案例：美國(guó)韓國(guó)澳大利亞中途三元鋰電異軍突起國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能起火案例：北京南三環(huán)江蘇鎮(zhèn)江火災(zāi)難防迫使拋三元擇鐵鋰近年磷酸鐵鋰艱難爭(zhēng)先禁用三元鈉硫今年鐵鋰三元名分已定》國(guó)家能源局2022年發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2022年版)(征求意見(jiàn)稿)提出：中大型電化學(xué)儲(chǔ)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(ài)相殺鋰電池儲(chǔ)能的發(fā)展前景二、電化學(xué)儲(chǔ)能 有強(qiáng)大政策利益驅(qū)動(dòng)力 獨(dú)立純儲(chǔ)能或光儲(chǔ)一體能成為主流，但運(yùn)營(yíng)商更需要備光儲(chǔ)一體2021價(jià)政策橫空出世，分布式儲(chǔ)能削峰填谷終于可收支平衡用戶(hù)側(cè)大建分布式鋰電儲(chǔ)能 電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的剛需 2018年電網(wǎng)側(cè)投了近500億元建電化學(xué)儲(chǔ)能新高潮，后被上級(jí)緊急叫停電網(wǎng)側(cè)曾經(jīng)規(guī)劃標(biāo)配鋰電池儲(chǔ)能站 二、電化學(xué)儲(chǔ)能 有強(qiáng)大政策利益驅(qū)動(dòng)力 獨(dú)立純儲(chǔ)能或光儲(chǔ)一體能成為主流，但運(yùn)營(yíng)商更需要備光儲(chǔ)一體2021價(jià)政策橫空出世，分布式儲(chǔ)能削峰填谷終于可收支平衡用戶(hù)側(cè)大建分布式鋰電儲(chǔ)能 電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的剛需 2018年電網(wǎng)側(cè)投了近500億元建電化學(xué)儲(chǔ)能新高潮，后被上級(jí)緊急叫停電網(wǎng)側(cè)曾經(jīng)規(guī)劃標(biāo)配鋰電池儲(chǔ)能站 需 配置規(guī)模：十四五新能源12億KW，意味著儲(chǔ)能需要180GW、3.6億KWh配置標(biāo)準(zhǔn)：按風(fēng)電光伏峰瓦容量15電2h-4h配儲(chǔ)能發(fā)電側(cè)大量標(biāo)配鋰電池儲(chǔ)能站鋰電池應(yīng)用的廣泛性三、鋰電池安全隱患分析鋰電池起火機(jī)理研究分析各種鋰電池絕熱熱失控（ARC）測(cè)試結(jié)果電池類(lèi)型（℃）（℃）磷酸鐵鋰130260三元（532）115231三元（811）105209過(guò)充環(huán)境過(guò)溫外部短路 電芯內(nèi)部短路 溫度上升 產(chǎn)生可燃?xì)怏w 起火或爆燃機(jī)械變形 /電芯發(fā)熱穿刺 進(jìn)入輕度熱失 三、鋰電池安全隱患分析鋰電池起火機(jī)理研究分析各種鋰電池絕熱熱失控（ARC）測(cè)試結(jié)果電池類(lèi)型（℃）（℃）磷酸鐵鋰130260三元（532）115231三元（811）105209過(guò)充環(huán)境過(guò)溫外部短路 電芯內(nèi)部短路 溫度上升 產(chǎn)生可燃?xì)怏w 起火或爆燃機(jī)械變形 /電芯發(fā)熱穿刺 進(jìn)入輕度熱失 進(jìn)入電解液正極隔膜 進(jìn)入嚴(yán)重破電芯內(nèi)部缺陷 控自發(fā)熱階段 材料化學(xué)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(gè)要素，就不會(huì)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(xué)方面基本不可行消除高溫?zé)嵩聪嘉飳?shí)踐中，正常使用的鋰離子電池基本都滿(mǎn)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(cè)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(gè)要素，就不會(huì)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(xué)方面基本不可行消除高溫?zé)嵩聪嘉飳?shí)踐中，正常使用的鋰離子電池基本都滿(mǎn)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(cè)試電芯產(chǎn)生可燃?xì)怏w10遵從消防燃燒學(xué)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(nèi)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(fù)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?dú)怏w方案1、耐高溫絕緣液體方案2、普通自來(lái)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(nèi)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(fù)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?dú)怏w方案1、耐高溫絕緣液體方案2、普通自來(lái)水方案四、鋰電池安全方面幾個(gè)誤區(qū)全性不依賴(lài)汽油的安全性一樣充放電過(guò)程即是極板發(fā)生變化過(guò)程，再好的極板使用不當(dāng)，也是會(huì)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(guān)鍵是使用過(guò)程外部有足夠安全的額外防護(hù)措施和正確的使用方法鐵鋰電芯內(nèi)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(nèi)容，從物理化學(xué)原理看不存在沒(méi)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(gè)誤區(qū)全性不依賴(lài)汽油的安全性一樣充放電過(guò)程即是極板發(fā)生變化過(guò)程，再好的極板使用不當(dāng)，也是會(huì)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(guān)鍵是使用過(guò)程外部有足夠安全的額外防護(hù)措施和正確的使用方法鐵鋰電芯內(nèi)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(nèi)容，從物理化學(xué)原理看不存在沒(méi)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(gè)誤區(qū)電芯穿刺短路必然產(chǎn)生大量熱量和高溫氣體，真正安全的鋰電池模塊應(yīng)該是在整組電芯正常工作時(shí)，Pack最內(nèi)部的電芯熱失控或穿刺發(fā)熱也不起火現(xiàn)在經(jīng)常拿單個(gè)電芯進(jìn)行穿刺測(cè)試，結(jié)果顯示電芯只冒煙、不起火，但測(cè)試過(guò)程電芯發(fā)熱可以快速向周?chē)諝鈹U(kuò)散，而實(shí)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(cè)試不起火代表整組使用不起火四、鋰電池安全方面幾個(gè)誤區(qū)電芯穿刺短路必然產(chǎn)生大量熱量和高溫氣體，真正安全的鋰電池模塊應(yīng)該是在整組電芯正常工作時(shí)，Pack最內(nèi)部的電芯熱失控或穿刺發(fā)熱也不起火現(xiàn)在經(jīng)常拿單個(gè)電芯進(jìn)行穿刺測(cè)試，結(jié)果顯示電芯只冒煙、不起火，但測(cè)試過(guò)程電芯發(fā)熱可以快速向周?chē)諝鈹U(kuò)散，而實(shí)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(cè)試不起火代表整組使用不起火四、鋰電池安全方面幾個(gè)誤區(qū) 區(qū)3：大極板少層數(shù)容易通過(guò)穿刺測(cè)試 間要更長(zhǎng)很短制不住，仍然會(huì)冒煙起火的。四、鋰電池安全方面幾個(gè)誤區(qū) 區(qū)3：大極板少層數(shù)容易通過(guò)穿刺測(cè)試 間要更長(zhǎng)很短制不住，仍然會(huì)冒煙起火的。，因此長(zhǎng)枝晶多少只與容量大小強(qiáng)關(guān)聯(lián)。四、鋰電池安全方面幾個(gè)誤區(qū)既然鋰電池內(nèi)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(jí)消防安全要求，是抓早抓小、不見(jiàn)火焰。見(jiàn)火滅火的方案不利于機(jī)房安全。我國(guó)消防安全一向倡導(dǎo)“預(yù)防為主“，但很多時(shí)候?qū)嶋H上只重視滅火，對(duì)預(yù)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(lái)滅火方法很到位、滅火力度也很猛，但這樣的方案實(shí)際上不大符合電信級(jí)機(jī)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(gè)誤區(qū)既然鋰電池內(nèi)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(jí)消防安全要求，是抓早抓小、不見(jiàn)火焰。見(jiàn)火滅火的方案不利于機(jī)房安全。我國(guó)消防安全一向倡導(dǎo)“預(yù)防為主“，但很多時(shí)候?qū)嶋H上只重視滅火，對(duì)預(yù)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(lái)滅火方法很到位、滅火力度也很猛，但這樣的方案實(shí)際上不大符合電信級(jí)機(jī)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(gè)誤區(qū)一些單位做鋰電產(chǎn)品滅火測(cè)試時(shí)雖然想辦法讓電芯燒起來(lái)了，滅火措施也達(dá)到了滅火目標(biāo)，但這個(gè)火焰是外部引燃的，不是內(nèi)部熱失控造成的。外部引起的火焰撲滅了可能不復(fù)燃，但電芯內(nèi)部熱失控短路發(fā)熱引起的火焰，即使滅火了，如果內(nèi)部短路狀態(tài)沒(méi)有消除，發(fā)熱繼續(xù)存在，理論上還是會(huì)復(fù)燃的，只是復(fù)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(gè)誤區(qū)一些單位做鋰電產(chǎn)品滅火測(cè)試時(shí)雖然想辦法讓電芯燒起來(lái)了，滅火措施也達(dá)到了滅火目標(biāo)，但這個(gè)火焰是外部引燃的，不是內(nèi)部熱失控造成的。外部引起的火焰撲滅了可能不復(fù)燃，但電芯內(nèi)部熱失控短路發(fā)熱引起的火焰，即使滅火了，如果內(nèi)部短路狀態(tài)沒(méi)有消除，發(fā)熱繼續(xù)存在，理論上還是會(huì)復(fù)燃的，只是復(fù)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(duì)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(jī)房和數(shù)據(jù)中心要求在原有建筑消防系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加甚早期煙感報(bào)警系統(tǒng)（典型產(chǎn)品為五、鋰電池安全對(duì)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(jī)房和數(shù)據(jù)中心要求在原有建筑消防系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加甚早期煙感報(bào)警系統(tǒng)（典型產(chǎn)品為VESDA）VESDA細(xì)微火災(zāi)隱患，局方有時(shí)間及時(shí)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(duì)策 電信級(jí)安全鋰電的產(chǎn)品性能要求建議 確保萬(wàn)無(wú)一失的安全爭(zhēng)取最大能力的節(jié)能供應(yīng)商買(mǎi)保險(xiǎn)方式行不行？買(mǎi)保險(xiǎn)是必要