挑戰(zhàn)和嘗試:電化學(xué)儲能全生命周期的主動預(yù)警技術(shù)和應(yīng)用
儲能電池本體安全、儲能電池使用過程的防護(hù)預(yù)警,以及火災(zāi)觸發(fā)時的應(yīng)急處置,是新型儲能安全保障的三道防線。
而儲能電池的防護(hù)與預(yù)警,相較應(yīng)急處置,是更為前置的“防線”。
電池?zé)崾Э厥峭{儲能安全的主要因素,且往往難以避免。因此,人們才提出要構(gòu)建全生命周期主動預(yù)警系統(tǒng),判斷電池惡化情況,對“不健康”電池提前預(yù)警,甚至實現(xiàn)器件壽命預(yù)測。
這也是業(yè)界普遍認(rèn)同的將安全問題消滅在萌芽狀態(tài)的最佳方式。

但在儲能電池?zé)崾Э販?zhǔn)確預(yù)警方面,仍存在較高的技術(shù)壁壘。
儲能電池?zé)崾Э仡A(yù)警技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,主要經(jīng)歷了兩個階段:一是以煙感、溫感為代表的傳統(tǒng)消防預(yù)警技術(shù),通過監(jiān)測電池外表面溫度、火災(zāi)煙霧濃度反映電池?zé)崾Э貭顟B(tài);二是以氫氣、一氧化碳等熱失控產(chǎn)氣識別為代表的特征氣體預(yù)警技術(shù)。
前者存在反應(yīng)滯后等問題;后者雖然識別準(zhǔn)確、可靠性高,但氣體擴(kuò)散規(guī)律易受艙內(nèi)環(huán)境影響、預(yù)警濃度閾值依賴專家經(jīng)驗,預(yù)警時效性也容易出現(xiàn)波動。
有鑒于電信號、溫度信號或氣體信號作為單一監(jiān)測信號的預(yù)警效果并不理想,有研究文章指出,需要構(gòu)建以電信號為基礎(chǔ),溫度和氣體信號為核心,煙霧和火焰信號為輔助的電熱—氣—煙—光多參數(shù)耦合的熱失控全過程監(jiān)測預(yù)警技術(shù),并根據(jù)預(yù)警結(jié)果,提供相應(yīng)的事故處置措施,如熱失控早期熱管理,熱失控發(fā)生期斷電冷卻、抑制,火災(zāi)初期進(jìn)行滅火。
一些研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)在嘗試推進(jìn)多信號參數(shù)耦合預(yù)警技術(shù)在儲能安全方面的應(yīng)用。
去年8月5日,江蘇電力科學(xué)研究院研發(fā)的儲能電站熱失控多參量預(yù)警系統(tǒng)在南京江北儲能電站上線運行。
該系統(tǒng)基于電池?zé)崾Э靥卣?,結(jié)合聲、光、氣信號“三合一”的多參量預(yù)警方法,利用電池安全閥開啟聲音特征識別、氣液溢出物光學(xué)特征識別和熱失控特征氣體探測技術(shù),通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,實現(xiàn)對電池火災(zāi)隱患的高靈敏辨識和預(yù)警。
對此,江蘇電力科學(xué)研究院安全技術(shù)中心主任陶風(fēng)波介紹說:“我們的研究目的是盡可能早地進(jìn)入消防聯(lián)動控制邏輯,越早進(jìn)入,成功控制電池火災(zāi)隱患的可能性越大。前期試驗表明,該系統(tǒng)預(yù)警信號發(fā)出時早于電池?zé)崾Э?2分鐘,早于傳統(tǒng)單一氫氣預(yù)警(30ppm閾值)200秒以上,辨識準(zhǔn)確率超過97.4%,有效解決了單一手段預(yù)警不及時、易誤報漏報問題?!保ㄗ?薛茗心)