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儲能溫控系統是儲能安全的重要保障,其可助力儲能系統性能提升

發布時間:2023-08-17  來源:立鼎產業研究網  點擊量: 41 

——隨著儲能電站裝機規模的增加,安全問題成了當前儲能大規模推廣和應用的核心制約因素。根據中關村儲能產業技術聯盟統計,不包括戶用場景的情況下,從2011年到20223月,全球儲能安全事故超過70起;其中,僅2022年第一季度,就發生了17起。隨著全球范圍內儲能裝機規模的迅速上升,儲能安全事故出現的頻率也大幅提升。

鋰電池熱失控是影響儲能電站安全運行的主要原因。熱失控是指當鋰電池遭遇機械濫用、電濫用和熱濫用時,電池材料受到破壞產生異常發熱,熱量不斷聚集并最終造成電池內部溫升不可控的現象。根據我們的不完全統計,大多數儲能安全事故發生在充電中或充電休止后,此時電池電壓較高,電池活性較大,并聯電池簇間形成環流,導致電芯處于過充狀態,電壓升高形成內短路,因此容易造成火災事故。

大多數儲能安全事故發生在充電中或充電休止后


資料來源:中國能源網

鋰電池熱失控誘因


資料來源:公開資料

溫度控制是避免鋰電池熱失控的重要因素。合理高效的熱管理系統是解決熱失控問題的重要方法??梢酝ㄟ^對鋰電池狀態的實時檢測,依靠熱管理裝置將電芯控制在合理的溫度,從而避免熱失控現象發生。在儲能系統中,一般由電池管理系統(BMS)實時監測電池數據并調整熱管理策略,而溫控系統在接收相關信號后通過調節設備參數,使儲能系統內部溫度保持動態穩定,從而保證電池組的安全運行。

儲能系統熱管理流程示意圖


資料來源:公開資料

——溫控系統可以助力儲能系統性能提升。溫度是影響電池性能的重要因素。溫度對鋰電池有著較大的影響,一方面鋰電池的容量和壽命會隨著溫度的變化而變化,另一方面高溫會使電池的內部材料發生分解,從而影響鋰電池的穩定性。綜合考慮鋰電池的高效性和安全性,目前普遍認為鋰電池的最佳溫度區間為10~35℃。

鋰電池的最佳溫度區間為10~35


資料來源:CNKI

在大型儲能系統中,溫差控制與系統壽命密不可分。以海辰儲能的3.44MWh的儲能集裝箱系統為例,其使用了10P384S的電芯串并聯方案,即整個集裝箱中包含3840280Ah的電芯。在運行過程中,各個電芯之間會出現一定的溫度差異,進而使得電芯的性能出現差異:在串聯電路中,會造成串聯容量失配;在并聯電路中,會造成電池簇間“充電充不滿、放電放不盡”的現象。長期如此,會影響到整個系統的效率與循環壽命。這就要求盡可能的保證單體電芯之間的溫度差距,一般要求各單體電池之間的溫差不超過5℃。因此,溫控系統在整個儲能系統中的作用至關重要。

常見儲能電池構成示意圖


資料來源:公開資料


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