锂电池储能安全-电信级安全锂电储能系统研究与应用_储能资料.pptx

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锂电池储能安全-电信级安全锂电储能系统研究与应用,CONTENTS,目录,04四、锂电池安全方面几个误区,03,三、锂电池安全隐患分析,02,二、电化学储能,01一、背景介绍,五、锂电池安全对策,05,一、背景介绍,技术层面,应急备电,储能的价值,储能价值,调峰调频,削峰填谷,经济层面,永不掉电,储能价值,稳定电网,效率最优,0,8,1417,192224,电价,时间,电池充电时间,储能放电时间,1.11元峰0.67元平0.34元谷,一、背景介绍,发展领域,发电侧,储能的发展,应用场景,电网侧,用户侧,投入产出,减少弃电,收益来源,保持均衡,峰谷差价,二、电化学储能,电化学储能存在的必要性新能源稳定与消纳需要电化学储能,锂电池是目前技术最成熟和产业链最完整的电化学储能产品,消费电池,锂电池是电化学储能主力军,有诸多优点,充放电次数多,风电受风速影响极大光伏受云雾影响极大,动力电池,储能电池,充放电无缝转换,能量密度适中,光伏风电项目配电化学储能是政策规定,性价比优势,产销量巨大,产业链全面,适应面广泛,二、电化学储能,三元锂电池与磷酸铁锂电池相爱相杀,锂电池储能的发展前景,国家能源局2022年发布防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022年版）（征求意见稿）提出：

中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,最初磷酸铁锂勇敢突破,中途三元锂电异军突起,近年磷酸铁锂艰难争先,今年铁锂三元名分已定,磷酸铁锂安全可控经济实惠里程焦虑引导选择三元火锂灾电难防迫使抛三元择铁锂发改文件大站禁用三元钠硫,铁锂不彻底解决安全隐患也难发展壮大,铁锂采用液体电解质，电极隔膜电解质易燃,国外储能起火案例：

美国韩国澳大利亚,国内储能起火案例：

北京南三环江苏镇江,二、电化学储能,发电侧大量标配锂电池储能站,锂电池应用的广泛性,发展新能源的刚需,配置标准：

按风电光伏峰瓦容量15%、放电2h-4h配储能,配置规模：

十四五新能源12亿KW，意味着储能需要180GW、3.6亿KWh,电网侧曾经规划标配锂电池储能站,电网调峰调频的刚需,2018年电网侧投了近500亿元建电化学储能新高潮，后被上级紧急叫停,电网侧因为抽水蓄能电站发电响应速度偏慢，应该还是需要一批自用电化学储能做调峰调频,用户侧大建分布式锂电储能,有强大政策利益驱动力,2021年分时电价政策横空出世，分布式储能削峰填谷终于可收支平衡,独立纯储能或光储一体能成为主流，但运营商更需要备光储一体,外部短路机械变形穿刺电芯内部缺陷,电芯内部短路/电芯发热,温度上升,产生可燃气体,起火或爆燃,进入轻度热失控自发热阶段,进入电解液正极隔膜材料化学分解阶段,进入严重破坏性后果,锂电池起火机理研究分析过充环境过温,三、锂电池安全隐患分析,只有避免进入严重高温热失控，电芯才能确保足够安全,电芯短路发热,电芯产生可燃气体,空气中的氧气,消除可燃物：

目前技术水平限制，要消除可燃物在材料学方面基本不可行,消除高温热源：

目前技术水平限制，要彻底消除高温热源在材料学方面基本不可行，但加强电芯散热控制似乎可行,消除助燃物：

完全可行，方法多种多样,遵从消防燃烧学基本原理,理论上，燃烧三要素只要消除一个要素，就不会起火燃烧或即使起火了也不继续燃烧实践中，正常使用的锂离子电池基本都满足燃烧三要素条件，都可能发生冒烟起火事件,燃烧三要素,暴露在空气中电芯穿刺测试,10,三、锂电池安全隐患分析,三、锂电池安全隐患分析,液体控温隔氧防火方案,锂电池多种灭火方案论证,气体降温阻氧灭火方案,液体容量多少才够？

如何触发告警？

如何实现动作？

如何保障可靠,性,1、耐高温绝缘液体方案2、普通自来水方案,1、七氟丙烷气体方案2、全氟己酮气体方案,气体总量多少才够？

模块内能容纳多少气体？

需要多高温火焰才能烧破气体软管？

气体能否解决电芯复燃难题？

铁锂电芯内燃烧三要素同样存在，电荷、电极、隔膜、电解液等都是三要素内容，从物理化学原理看不存在没有起火隐患的铁锂电芯，只是冒烟起火的概率大小而已充放电过程即是极板发生变化过程，再好的极板使用不当，也是会发生不可逆变化,四、锂电池安全方面几个误区误区1：

要求铁锂电芯很安全、不起火,电芯不安全不代表不能用，铁锂电芯总比汽油安全，但通信局站各行各业都在使用汽油，关键是使用过程外部有足够安全的额外防护措施和正确的使用方法,就目前技术而已，使用锂电芯过程的安全性不该依赖电芯自己的安全性，就像使用汽油过程的安全性不依赖汽油的安全性一样,难道有人会希望现在找到一种不起火的汽油吗？

四、锂电池安全方面几个误区,误区2：

电芯测试不起火代表整组使用不起火现在经常拿单个电芯进行穿刺测试，结果显示电芯只冒烟、不起火，但测试过程电芯发热可以快速向周围空气扩散，而实际Pack中电芯密集堆叠，电芯热量是不容易散出去的，温度不同意味着起火概率不同,电芯穿刺短路必然产生大量热量和高温气体，电芯内部温度可达几百度。

如果热量散发很快，只能是内部高温、外部相对低温，有可能达不到起火条件；但如果热量散不出去，整个电芯内外都将处于高温状态，可能满足起火条件,真正安全的锂电池模块应该是在整组电芯正常工作时，Pack最内部的电芯热失控或穿刺发热也不起火,四、锂电池安全方面几个误区,我国消防安全一向倡导“预防为主“，但很多时候实际上只重视灭火，对预防起火重视不足。

造成先起火再灭火的事件发生路径，表面上看起来灭火方法很到位、灭火力度也很猛，但这样的方案实际上不大符合电信级机房安全要求的。

误区4：

重视灭火甚于防火,电信级消防安全要求，是抓早抓小、不见火焰。

见火灭火的方案不利于机房安全。

既然锂电池内部发热不可避免、先起火再灭火方案又不甚理想，只能在提早防范方面做文章了,四、锂电池安全方面几个误区,误区5：

能灭火的就是一定有效的一些单位做锂电产品灭火测试时虽然想办法让电芯烧起来了，灭火措施也达到了灭火目标，但这个火焰是外部引燃的，不是内部热失控造成的。

外部引起的火焰扑灭了可能不复燃，但电芯内部热失控短路发热引起的火焰，即使灭火了，如果内部短路状态没有消除，发热继续存在，理论上还是会复燃的，只是复燃的概率大小而已锂电池模块是密闭空间内的、高度密集的含能自发热设备，不能将用在普通电气设备行之有效的消防方案搬到锂电池产品,五、锂电池安全对策,引入甚早期管理理念甚早期（VeryEarly）是消防安全新理念，目前很多重要通信机房和数据中心要求在原有建筑消防系统基础上增加甚早期烟感报警系统（典型产品为VESDA）,VESDA利用甚早期报警，提前发现了机房细微火灾隐患，局方有时间及时处理，不至于发展到火焰阶段。

成功案例数不胜数,安全锂电采用甚早期理念形成完整方案甚早期告警甚早期控温甚早期防火,建筑消防告警系统和灭火系统都是采用判断有烟雾火焰再灭火的流程，灭火难度远比灭早期火苗大，比消除起火隐患难度更大,18,五、锂电池安全对策,电信级安全锂电的产品性能要求建议,确保万无一失的安全,争取最大能力的节能,锂电安全问题一天未解决,锂电进入机房一天不允许,有甚早期告警能力,有强有力的控温能力,有足够的安全冗余设计有足够长的安全寿命,有合理的性价比产品,有正常的维护条件,供应商买保险方式行不行？

买保险是必要条件，但不是充分条件！

通信瘫痪的损失赔不起！