储能安全再升级:首个国标明确可燃气体探测器配置细则

2024-07-10 10:17:59 763

磷酸铁锂电池采用预制舱集成全户外布置是目前储能行业的最普遍做法,具有布置灵活、运输方便、建设工期短等优点。

储能集成设备将电池、BMS、PCS、变压器、开关柜、温控设备、消防设施在工厂采用预制舱整体集成后向项目整体交付。一般将集成设备分为直流舱和交流舱,直流舱是在预制舱中集成电池阵列、电池管理系统及辅助系统;交流舱是在预制舱中集成电池阵列、电池管理系统、辅助系统、储能变流器、变压器(可选)等。

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储能集成设备是目前产业链最拥挤的赛道之一,也是目前最卷的赛道。公开中标信息显示,当前储能单元集成设备中标价(2小时时长)在0.55~0.6元/Wh左右,与去年同期相比同比下降50%左右。价格的降低一方面在于电池等核心价格的大幅降低,另一方面在于集成技术的优化以及集成成本的“压低”。

在价格疯狂内卷的态势下,压低集成成本是当前产业链厂家主要做法,部分集成厂家“在看不见的地方”降低成本,例如降低器件选用标准、采取低劣器件、取消部分器件等,造成行业劣币驱除良币,设备全寿命周期性能无法保障,甚至带来诸多安全隐患。

5月28日,国标《预制舱式锂离子电池储能系统技术规范》(GB/T44026-2024)正式发布,标准的发布将极大的推进储能集成设备的“规范化”,保障储能项目安全高效运行。标准适用于额定功率不小于100kW且额定能量不小于200kWh的预制舱式储能系统,标准规定了预制舱式锂离子电池储能系统的外观、尺寸及防护等级、设备及部件、功能要求与性能要求、描述了相应的试验方法,规定了检验规则、包装、运输和贮存等内容,特别是提出集成设备型式试验相关要求。新标准将在今年12月1日正式实施。

本文分析标准中规定的预制舱本体、舱内线缆、辅助系统、运输储存、型式试验相关要求,规范并提高行业集成水平。

一、预制舱本体要求。标准规定舱体外形允许偏差,以6m长度为分界线,允许偏差分别为±5mm和±10mm,以现有主流的20呎标准舱为例,舱体允许偏差为±10mm;规定舱体的防护等级不低于IP54;为保证舱体的保温隔热效果,规定舱壁传热系数不大于2.5W/(m2·℃);为满足防火要求,规定预制舱保温材料等燃烧性能满足A级规定,支撑结构材料和围护结构材料耐火极限不低于1h。

二、舱内线缆要求。预制舱内电池模块、汇流柜、BMS、配电箱、辅助系统均采用各类动力、控制和通信线缆进行连接,标准规定相关线缆均需采用阻燃线缆,满足C类阻燃要求,通信线缆宜选用具备抗干扰能力的屏蔽线缆。

三、辅助系统要求。预制舱内配置辅助用电、热管理、通风、消防、照明、视频等辅助系统。标准规定UPS容量满足BMS、通信类负荷不小于2h的持续供电要求,液冷热管理系统具备冷却液漏液监测功能,通风系统采用防爆型风机,每分钟排风量不小于预制舱净容积,消防系统配置感烟、感温、可燃气体探测器

四、运输和贮存要求。预制舱在工厂内集成后运输至项目现场,在工厂内或项目现场带电前一般需贮存。标准要求预制舱储能系统能量状态宜为额定能量的20%~50%,运输过程中宜配置冲击监测标签与防倾倒监测标签,贮存超过6个月时宜进行一次充放电维护。

五、型式试验要求。标准规定集成设备型式试验、出厂试验和抽样检测相关要求,对于型式试验,标准规定新产品投产、厂址变更、停产超过一年后复产等情况下应进行形式试验,开展防护等级、通信、信息采集、机械性能、充放电性能、过载能力、绝缘电阻、热失控扩散、电磁兼容等试验。

以热失控试验为例,选取1个电池簇布置于舱内中部位置,同时选取电池簇中心位置的电池单体作为热失控触发对象,将触发热失控对象的能量状态调整为额定充电能量的95%,利用充放电装置对电池簇进行恒流充电,按照标准规定试验方法,当电池模块内最高温度达到300℃或试验时间达到4h或任一电池单体达到热失控的判定条件时,停止充电,观察24h并记录。试验需保证预制舱内电池单体发生热失控后,不应起火,不应爆炸,不应触发其他电池模块发生热失控


锂电池热失控的潜在风险


锂电池在遭受过充、物理损伤、高温环境等不利条件时,有可能发生热失控现象。这一过程伴随着电解液分解、内部短路等问题,不仅会释放出大量热量,还会生成诸如氢气、一氧化碳等有害气体。这些气体的积聚不仅对环境造成污染,更构成了严重的火灾与爆炸隐患。


一氧化碳传感器的角色


一氧化碳(CO)作为锂电池热失控的典型副产物之一,其浓度的增加往往是电池异常的直接信号。一氧化碳传感器通过高灵敏度检测环境中CO的浓度,能够在CO浓度轻微上升时立即发出警报,为采取预防措施争取宝贵时间。在锂电池密集使用的场合,如电动汽车电池包或储能电站,安装一氧化碳传感器能够实时监测,有效防止CO浓度超标,保护人员免受中毒危害,并预警潜在的火灾风险。

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合顺纽扣式一氧化碳传感器DSD03-M1K-JH5-14C

DSD03-M1K-JH5-14C 是合顺自主研发生产的一款非常独特的电化学式一氧化碳传感器产品在一致性方面取得了巨大的突破。不仅在常温下表现卓越,而且在极端低温条件下,特别是-40°C下,仍然能够保持卓越的一致性。DSD03-M1K-JH5-14C低氢气灵敏度的特点,极大程度上减小了氢气交叉干扰对监测结果的影响,同时,产品还具备纽扣式小体积设计、低功耗、寿命长等特点,满足ANSI/PGMA G300 2018的要求,这保证了传感器在复杂气氛中依然能够提供精准的监测数据。产品可广泛应用于智能燃气设备、火灾预警系统、地下停车场、室内空气质量控制、储能等领域。

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DSD03-M1K-JH5-14C参数信息


氢气传感器的作用


氢气(H2)作为一种极易燃的气体,其在锂电池热失控过程中的释放同样不容忽视。氢气传感器通过精确测量环境中氢气的浓度,可以在氢气浓度超过安全阈值时立即触发报警机制。这对于预防氢气泄漏引起的火灾和爆炸至关重要。尤其是在锂电池生产和测试环节,以及电池密集存放区域,氢气传感器的部署能够显著提升作业环境的安全性,确保在氢气浓度异常时迅速采取通风、疏散或启动应急处理程序。

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合顺氢气传感器DSB14-G3K-J

合顺传感全新自主研发生产的高性能氢气传感器DSB14-G3K-J,产品具备灵敏度高、线性度高、精度高、优秀的抗干扰能力等特点;在选择性上,DSB14-G3K-J做到了对乙醇、CO、甲烷、丙烷等气体几乎不响应,出色的性能表现和同类产品相比具备明显的优势。产品应用在氢能生产、氢能存储与运输、燃料电池应用、实验室安全、工业气体检测、环境保护监测等多个领域有出色表现。

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DSB14-G3K-J参数信息


双传感器系统的综合优势



合顺氢气传感器DSB14-G3K-J和纽扣式一氧化碳传感器DSD03-M1K-JH5-14C专为储能行业安全而研发,旨在为用户提供更智能、更可靠的储能安全气体监测解决方案,真正做到守护储能电站安全、长寿。

结合一氧化碳与氢气传感器的双重监测系统,能够形成互补效应,对锂电池的安全状态进行更为全面的监控。一方面,一氧化碳传感器侧重于识别电池热失控的化学迹象;另一方面,氢气传感器则专注于预防易燃气体带来的直接火灾危险。两者协同工作,不仅提高了预警的准确性,还能实现对不同阶段热失控事件的快速响应,为电池管理系统提供决策支持,采取预控措施,最大限度地减少事故风险。