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锂电池储能电站在线安全监测系统需要哪些气体传感器的参与?

将电能大规模储存起来,进行灵活稳定调用,一直是电力系统努力的方向。近年来,随着电池储能技术的高速发展,储能电站的建设也在稳步开展,如湖南、江苏、河南等地均有电池储能电站并网运行。电池储能作为大规模储能系统的重要形式之一,具有调峰、填谷、调频、调相和事故备用等用途。

与常规电源相比,大规模储能电站不仅能够适应负荷的快速变化,使电力系统的运行更加安全、稳定,还可以优化电源结构,实现节能降耗和绿色环保,提高总体经济效益。电站的建成只是开始,如何安全运行、维护电站,实现电站的高效稳定运行是关键。


电池储能电站发展前景


电池储能电站是用大批蓄电池,把谷期中电网富余的电能储存起来集中高效运转,在峰期再重新送回电网,缓解供电紧张局面的设施。

电力系统中配置电池储能电站,不仅可以提高电网的调峰能力,实现深度调峰,而且具有占地面积 小、反应时间快等优点,提升了电网的负荷承载,可为电网安全稳定运行提供重要的支撑。

最常见的储能电站是抽水型储能站,但该设施对场地要求较高,建设周期较长,因此发展受到了一定的制约。电池储能技术经过多年的发展,取得了实质性的突破,尤其在成本方面。

据行业分析,锂离子电池成本未来会继续下降。当前电网侧的储能技术仍处在发展中,标准化、规范化程度低,且构成复杂,虽然发展前景可观,但道阻且长,尤其是电池储能电站的现场运行、维护、检修及在线监测技术,仍需不断完善,以确保电网安全稳定运行。


储能电池及管理系统组成


电能储存的方式主要分为 4 种:电池型储能、电感器型储能、电容器型储能和其他类型储能。电池型储能相较于其他类型,具有容量大、安装便捷、安全性高等优点,在储能系统中应用较广

储能电池主要用于调峰调频电力辅助服务、 可再生能源并网、微电网等领域。绝大多数储能装置无需移动,因此储能用锂离子电池对于能量密度并没有太高的要求。

对于电池材料,要注意膨胀率、能量密度、电池材料性能均匀性等,以追求整个储能设备的长寿命和低成本以及安全性,这里就需要储能安全监测系统的参与。

储能电站的监测系统包括电池、BMS、PCS、空调、消防、安防、气体监测和其他设备等,数字技术、物联网、大数据、区块链等高新技术的发展,为储能电站的监控系统提供了技术支撑。借助数据信息的力量,实时监控电站状态,并多途径实时通知,可帮助工作人员快速预警、排除故障,实现少人值守甚至无人值守。

准确监测要基于灵敏的感知能力,因此BMS内每个区域需要设置了传感器。此外,还对监测结果进行实时诊断和校验,一旦出现异常,会启动故障报警,以确保 BMS 的感知能力始终处于灵敏状态。


电池储能电站中参与的气体传感器


电池储能电站的整体运行管理是一个系统工程,需要不断积累运行数据,不仅是对核心组件的监测管理,还包括储能电站内其他相关设备的安全巡检,如突发事故及火灾处理,高压断路器、电流互感器、电力电缆、开关柜等设备的安全监测及维护。

这些非核心组件的安全运行管理,对电池储能电站的整体运行同样具有不可忽视的作用。实际工作中,传统的依靠人工进行巡检及运维的方式很难提高工作效率,因此智能化的线上运维和实时监测系统不断被普及运用。

智能监测终端可适配多种传感器,传感器接收到的环境信息的电信号,通过无线或有线通讯网络组合成整站监测网络,构成分布式监测系统。

以其中的气体传感器为例,电池柜中锂离子电池能量密度高,其电解液的溶剂通常为有机碳酸酯类化合物,具有闪点低、化学活性高和极易燃烧的特点。

由于集装箱内的锂离子电池采用集成化设计,由于其化学特性,容易产生H2富集,当某一组锂电池发生热失控后,会对周围的电池产生强烈的热冲击,造成热失控蔓延,同时生成大量烷烃类可燃气体,可能发生严重的火灾甚至爆炸事故。

在起火燃烧时也会产生CO及CO2气体和烟雾粉尘,严重危害人体健康,因此可以通过监测这些气体种类来进行安全预警。

随着电开关柜中SF6气体绝缘的电气设备数量的日趋增多,纯净的六氟化硫气体是无毒的,但在大电流开断时,由于强烈的电弧放电会产生一些含硫的低氟化物。这些物质反应能力较强,当有水和氧气时又会与电极材料、水份进一步反应,从而分解产生有毒或剧毒气体。这些有毒气体主要损害人体的呼吸系统,中毒后会出现类似于感冒、皮肤过敏、恶心心呕吐、疲劳等不良反应,吸入剂量大时,会出现更加严重的后果。SF6气体绝缘的电气设备漏气现象仍是难以避免和彻底杜绝的常见问题,还是需要添加SF6探测器来监测漏气问题。

总之,电池储能电站整体运营管理的智能化手段离不开传感器的参与,数字化运维系统也在不断开发和进步。合理的运维管理方式不仅能规避安全风险,还可以延长电站的寿命,助力储能电站的整体运行管理,推动储能电站管理规范化、高效化、便捷化发展。


问答时间

慧闻科技锂电储能安全监测模组能做什么?

慧闻科技自主研发的智能传感器模组MSD3005电池/储能安全监测模块,可用于判断当前环境中的危险气体等级(CO,氢气,DMC),可同时识别和检测异味含量,模组具有高灵敏度、高分辨率、低功耗的特点。同时也可以根据等级进行高低报警,MSD3005系列模组的传感器是不同材料体系组成的多通道气体传感器,使用特定的调理电路和精确地算法来判定当前环境中三种危险气体的预警等级,对于电池组安全的早期预警有非常实用的意义。

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