近年來(lái)，在全球能源危機(jī)以及碳中和目標(biāo)下清潔能源將逐步替代傳統(tǒng)化石能源，風(fēng)電、光伏發(fā)電等成為清潔能源的重要組成部分。在各種能更替過(guò)程中，特別是新型電力系統(tǒng)中，儲(chǔ)能成為至關(guān)重要的一環(huán)。儲(chǔ)能是新能源消納以及電網(wǎng)安全的重要保障，市場(chǎng)需求空間廣闊。鋰電池作為儲(chǔ)能常見(jiàn)的介質(zhì)，要求儲(chǔ)能企業(yè)在儲(chǔ)能及釋能的過(guò)程中，安全方面十分的重視，在對(duì)于氣體濃度的監(jiān)測(cè)上顯得至關(guān)重要。
什么是儲(chǔ)能？
儲(chǔ)能是通過(guò)介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲(chǔ)起來(lái)，在需要時(shí)再釋放出來(lái)的過(guò)程，是一種電網(wǎng)供需平衡技術(shù)。傳統(tǒng)“剛性"電力系統(tǒng)電能“源—荷"瞬時(shí)動(dòng)態(tài)平衡的法則越來(lái)越難以為繼，未來(lái)電力系統(tǒng)必須具備足夠的“柔性"以適應(yīng)高比例可再生能源的新常態(tài)。在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中，儲(chǔ)能因其具有將電能的生產(chǎn)和消費(fèi)從時(shí)間和空間上分隔開(kāi)來(lái)的能力，成為未來(lái)高比例可再生能源電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。新能源在電力系統(tǒng)中的占比低于20%時(shí)，現(xiàn)有的調(diào)峰電廠（燃?xì)狻⑺Πl(fā)電廠）可應(yīng)付間歇性新能源供電波動(dòng)；但大于這個(gè)比例時(shí)，就需要用到供需平衡技術(shù)，包括儲(chǔ)能、需求側(cè)管理、電網(wǎng)互聯(lián)。儲(chǔ)能可很好地解決可再生能源引入的挑戰(zhàn)，因此在新型電力系統(tǒng)中具有重要地位。一方面，可解決風(fēng)光出力高峰與負(fù)荷高峰錯(cuò)配的難題，通過(guò)削峰填谷，增加谷負(fù)荷以促進(jìn)可再生能源的消納，減少峰負(fù)荷以延緩容量投資需求。另一方面，可解決風(fēng)光出力隨機(jī)性和波動(dòng)性帶來(lái)的頻率穩(wěn)定難題，尤其是電化學(xué)等響應(yīng)速度較快的新型儲(chǔ)能，能提供調(diào)頻服務(wù)提高電網(wǎng)可靠性。
電池儲(chǔ)能項(xiàng)目中氣體監(jiān)測(cè)
鋰電池在快速充電或放電使用過(guò)程中長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，電池柜中鋰離子電池能量密度高，其電解液的溶劑通常為有機(jī)碳酸酯類(lèi)化合物，具有閃點(diǎn)低、化學(xué)活性高和極易燃燒的特點(diǎn)。
由于儲(chǔ)能項(xiàng)目集裝箱內(nèi)的鋰離子電池采用集成化設(shè)計(jì)，由于其化學(xué)特性，容易產(chǎn)生H2富集，當(dāng)某一組鋰電池發(fā)生熱失控后，會(huì)對(duì)周?chē)碾姵禺a(chǎn)生強(qiáng)烈的熱沖擊，造成熱失控蔓延，同時(shí)生成大量烷烴類(lèi)可燃?xì)怏w，可能發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)甚至爆炸事故。
在起火燃燒時(shí)也會(huì)產(chǎn)生CO及CO2氣體和煙霧粉塵，嚴(yán)重危害人體健康，因此可以通過(guò)監(jiān)測(cè)這些氣體種類(lèi)來(lái)進(jìn)行安全預(yù)警。
電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目安全監(jiān)測(cè)中氣體檢測(cè)
在電池火災(zāi)前期，進(jìn)行有效準(zhǔn)確地探測(cè)并預(yù)警，采取相應(yīng)的消防手段，防止火災(zāi)的進(jìn)一步蔓延。在安全閥打開(kāi)前，應(yīng)做好電池故障診斷工作，及早進(jìn)行預(yù)警。當(dāng)電池安全閥打開(kāi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的氣體和煙霧，如CO的體積分?jǐn)?shù)可以從2.4×10-6迅速增加至190×10-6。
此外，釋放氣體如CO2、CH4、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）等，在安全閥打開(kāi)時(shí)都有明顯的增加，因此，可以通過(guò)相關(guān)的氣體傳感器，再配合煙霧傳感器、火災(zāi)探測(cè)器、溫度傳感器等，根據(jù)電站電池的熱失控特性，設(shè)定相應(yīng)的預(yù)警閾值，將多種特征參數(shù)進(jìn)行耦合，當(dāng)不同傳感器參數(shù)達(dá)到所設(shè)閾值時(shí)，發(fā)出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)鋰離子電池火災(zāi)早期探測(cè)和預(yù)警，并根據(jù)警報(bào)采取相應(yīng)的控制措施，防止鋰離子電池火災(zāi)的進(jìn)一步擴(kuò)大。
此外，應(yīng)根據(jù)量程和靈敏度，選取適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱吞綔y(cè)器，同時(shí)設(shè)置冗余系統(tǒng)，保證電站火災(zāi)早期探測(cè)和預(yù)警裝置的準(zhǔn)確響應(yīng)。
我們可以從動(dòng)力鋰電池?zé)崾Э貢r(shí)產(chǎn)生的大量氣體入手，鋰離子電池?zé)崾Э氐臅r(shí)候，電池內(nèi)部會(huì)有大量的一氧化碳釋放出來(lái)。一氧化碳不僅是易燃易爆的氣體，更可以與人體內(nèi)的血紅蛋白結(jié)合，使其失去與氧氣結(jié)合的能力，從而導(dǎo)致我們?nèi)毖跎踔林舷ⅰＫ晕覀兛梢酝ㄟ^(guò)檢測(cè)一氧化碳的濃度來(lái)判斷電池?zé)崾Э亍?/span>
儲(chǔ)能項(xiàng)目隨著電開(kāi)關(guān)柜中SF6氣體絕緣的電氣設(shè)備數(shù)量的日趨增多，純凈的六氟化硫氣體是無(wú)毒的，但在大電流開(kāi)斷時(shí)，由于強(qiáng)烈的電弧放電會(huì)產(chǎn)生一些含硫的低氟化物。這些物質(zhì)反應(yīng)能力較強(qiáng)，當(dāng)有水和氧氣時(shí)又會(huì)與電極材料、水份進(jìn)一步反應(yīng)，從而分解產(chǎn)生有毒或劇毒氣體。這些有毒氣體主要損害人體的呼吸系統(tǒng)，中毒后會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似于感冒、皮膚過(guò)敏、嘔吐、疲勞等不良反應(yīng)，吸入劑量大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)更加嚴(yán)重的后果。SF6氣體絕緣的電氣設(shè)備漏氣現(xiàn)象仍是難以避免和杜絕的常見(jiàn)問(wèn)題，還是需要添加SF6檢測(cè)儀來(lái)監(jiān)測(cè)漏氣問(wèn)題。
