多管齐下护航储能安全，铁算算盘4905基于气体监测多级主动安全预警方案
发布时间：2025-02-25
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2024年11月6日，工业和信息化部发布了《对新型储能制造业高质量发展行动方案》（征求意见稿）。
征求意见稿中明确提出新型储能制造业发展目标：
● 到2027年，新型储能制造业规模和下游需求基本匹配，培育千亿元以上规模的生态主导型企业3到5家。高安全、高可靠、高能效、长寿命、经济可行的新型储能产品供给能力持续提升。
● 新型储能产业主体集中、区域集聚格局基本形成，产业集群和生态体系不断完善。产业链供应链韧性显著增强，标准体系、管理体制和市场机制更加健全。
● 新型储能系统能量转化效率显著提升，热滥用和过充电不起火、不爆炸，实现新型储能电站电池模块级精准消防，保障全生命周期使用的安全可控。
● 推动新型储能制造业更好满足电力、工业、能源、交通、建筑、通信、农业等多领域应用需求，为推动能源革命、实现碳达峰碳中和提供坚实物质保障。
▲工信部发布的征求意见稿原文
征求意见稿中提出攻关生命周期多维度安全技术，并对主动安全预警技术提出要求。
储能电池本体安全、储能电池使用过程的防护预警，以及火灾触发时的应急处置，是新型储能安全保障的三道防线。
而储能电池的防护与预警，相较应急处置，是更为前置的“防线”。
▲电化学储能电站的消防安全引起社会各界的广泛关注
电池热失控是威胁储能安全的主要因素，且往往难以避免。2024年，储能安全事故仍然频发。美国加利福尼亚州盖特韦储能电站、德国内尔莫尔商业区、法国科西嘉岛光伏电站、海南农光互补型光伏电站等多个项目均发生了不同程度的火灾。截至于2024年，有明确报道的电化学储能火灾安全事故已累计超过90起。
因此，人们才提出要构建全生命周期主动预警系统，判断电池恶化情况，对“热失控”电池提前预警，减少甚至避免发生大的火灾事故。
但在储能电池热失控准确预警方面，仍存在较高的技术壁垒。
储能电池热失控预警技术的发展和应用，主要经历了两个阶段：一是以烟感、温感为代表的传统消防预警技术，通过监测电池外表面温度、火灾烟雾浓度反映电池热失控状态；二是以氢气、一氧化碳等热失控产气识别为代表的特征气体预警技术。
有鉴于电信号、温度信号或气体信号作为单一监测信号的预警效果并不理想，有研究文章指出，需要构建以电信号为基础，温度和气体信号为核心，烟雾和火焰信号为辅助的电热—气—烟—光多参数耦合的热失控全过程监测预警技术，并根据预警结果，提供相应的事故处置措施，与站内消防主机、BMS（电池管理系统）、EMS（能量管理系统）等进行联动控制，有效对储能电站电池进行网格化监测，快速反应，如热失控早期热管理，热失控发生期断电冷却、抑制，火灾初期进行灭火，防止火情蔓延。
因此针对电化学储能系统，结合储能系统结构特点需要一种高效率且结构和布局设计合理的锂电池安全预警消防灭火装置。基于锂离子电池储能系统预制舱结构特点，构建多层协同预警技术，实现对电气火灾、电池火灾的精准火灾预警。
▲储能消防系统一体化解决方案（预制舱示例）
铁算算盘4905基于电化学储能舱火灾抑制方案=舱级、簇级、pack级消防探测报警系统（锂电池热失控气体探测）+电化学储能集装箱灭火系统（定点多次喷射全氟己酮以防止复燃和灭火，后期喷射细水雾，舱体降温和防止火灾蔓延）。方案以“早发现，早预警，早处理”为原则，对储能舱内锂电池热失控初级阶段进行超前探测预警 （极早期探测）并精准多次点喷抑制处理舱内火灾，将火灾扑灭在萌芽阶段。
在火灾探测方面以探测报警系统为主：采用锂电池专用复合型探测器，在每个电池簇内部布置多个复合型探测器，同时检测电池箱的温度、一氧化碳(CO)、氢气(H2)、电解液泄漏气体(VOC)、烟雾等参数，并且通过综合算法进行判断，将信号传至主机，再传至各个平台。该探测报警系统能够极早期的超前探测到单个电池模块在初期火灾时，释放的信号，这样可以节约更多的时间处理信息以及将火灾抑制在较早时期。
在火灾抑制（灭火）方面以电化学储能集装箱灭火系统为主：采用全氟己酮（多种灭火方式可选）前期无损精准定点多次喷射灭火，后期采用细水雾在电池舱内持续降温的方案。电化学储能舱灭火系统可以多次点喷全氟己酮从而抑制锂电池热失控和复燃，而喷射细水雾灭火可以对电池舱进行持续降温，避免火灾进 一步传播至相邻电池簇或相邻储能舱。
该方案是由探测报警系统和电化学储能舱灭火系统组成：探测报警系统主要由锂离子电池箱复合型火灾预警装置、储能设备安全监测探测器、气体报警控制器、线缆等组成；电化学储能舱灭火系统由电化学储能舱火灾抑制装置（内含细水雾和全氟己酮）、喷头、电磁阀、管网等组成。
储能电站作为能源转型的关键一环，安全是其第一要素。此次《新型储能制造业高质量发展行动方案》（征求意见稿）的推出，充分证明了主动安全预警在储能电站的全生命周期运行中的重要作用，铁算算盘4905将持续致力于储能安全消防预警技术的研发与创新，与行业同仁共同推进储能行业更安全、更健康的可持续发展。
