儲能建設(shè),如何更安全?

2023-08-23  瀏覽量:1419


 隨著工商業(yè)儲能經(jīng)濟性的不斷增強,工商業(yè)儲能場站鋪建得如火如荼。截至2022年,我國新增投運新型儲能項目裝機規(guī)模達6.9GW/15.3GWh,功率規(guī)模首次突破6GW,能量規(guī)模首次突破15GWh。電化學(xué)新型儲能憑借其高效率、快速響應(yīng)和短周期等優(yōu)勢,成為近幾年發(fā)展最為迅猛的領(lǐng)域。

 

然而,儲能建設(shè)蓬勃發(fā)展的背后,儲能安全事故卻頻頻發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計,2012-202210年間,全球共發(fā)生儲能電站安全事件數(shù)十余起。20214月,發(fā)生在北京豐臺大紅門儲能電站的安全事故造成了1660萬元的直接財產(chǎn)損失,兩名消防員也在此次安全事故中不幸遇難······

 

ups儲能安全問題影響之廣,程度之深不容忽視。儲能安全不僅對人民群眾的生命財產(chǎn)安全帶來不可預(yù)估的傷害,還使儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴重受挫,帶來一定的技術(shù)風(fēng)險、市場評估風(fēng)險和社會接受度風(fēng)險。

 

對于以儲能建設(shè)運營方為代表的各方投資者來說,在追求發(fā)展的同時,也應(yīng)該更加重視儲能安全問題!各方要努力協(xié)同,建設(shè)更安全的儲能系統(tǒng),為儲能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展創(chuàng)造更加有利的條件。

 

由于儲能建設(shè)涉及相關(guān)方較多,不一而足,本文先從儲能建設(shè)運營方角度出發(fā),談?wù)動心男┓矫婵梢猿蔀閮δ芟到y(tǒng)的安全防線。

 

哪些是儲能系統(tǒng)的安全防線?

 

循序漸進,從微觀到宏觀分析,讓我們一起來看看儲能安全體系包含哪些方面。

 

()完善監(jiān)控上報系統(tǒng)

 

電池管理系統(tǒng)(以下簡稱BMS)負責(zé)實時監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù),并在出現(xiàn)異常時向上層管理系統(tǒng)上報。然而,由于種種原因,BMS可能缺乏一定的可靠性,如果設(shè)計適用場景的變化超出了BMS控制范圍,就有發(fā)生險情的可能。因此,完善儲能電池組的監(jiān)控系統(tǒng)是需要優(yōu)先考慮的第一道安全設(shè)計防線。

 

()優(yōu)化分析預(yù)警系統(tǒng)

 

BMS的設(shè)計通常較為緊湊,當(dāng)出現(xiàn)超出BMS控制范圍的險情時,需要配合能量管理系統(tǒng)(以下簡稱EMS)進行預(yù)測和決策。另外,EMS負責(zé)數(shù)據(jù)的存儲與分析工作,利用連續(xù)數(shù)據(jù)分析當(dāng)前的運行健康狀況,能夠更好地加強對儲能系統(tǒng)安全性演化趨勢的預(yù)測和早期預(yù)警。因此,不斷改進EMS技術(shù)能帶來很大的安全收益。

 

()加強系統(tǒng)級別維護

 

儲能系統(tǒng)通常處于半/全自動運營狀態(tài),所以各組件的協(xié)同運行至關(guān)重要。系統(tǒng)級的安全保障是守住儲能安全底線的關(guān)鍵。儲能建設(shè)方必須考慮如何提升在即將發(fā)生安全事件的黃金處理時間內(nèi)的快速響應(yīng)的能力,或者已經(jīng)發(fā)生安全事件時的應(yīng)急處理能力。

 

以上三個方面直接關(guān)系儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,如果能在建設(shè)前期就對這些方面進行規(guī)劃并采取相關(guān)措施,就能最大程度提高儲能場站的整體安全水平。此外,儲能建設(shè)方還應(yīng)該對其他可能影響儲能安全的諸多因素進行提前設(shè)計和考慮,如識別故障電流、極早期識別拉弧并關(guān)斷等,本文在此不具體闡述。

 

具體應(yīng)對手段和策略

 

既然完善監(jiān)控上報系統(tǒng)、優(yōu)化分析預(yù)警系統(tǒng)和加強系統(tǒng)級別維護將逐漸成為儲能系統(tǒng)安全問題解決的核心要點。那么,有哪些具體的手段和措施呢?

 

()電池管理系統(tǒng)(BMS):新場景下的更可靠設(shè)計

 

工商業(yè)儲能站并網(wǎng)后將參與電力交易,這對儲能的安全健康運行有了更新更全面的解釋,對BMS的調(diào)頻、高電壓、長周期能力有了更高的安全設(shè)計要求,運行控制也要更加靈敏和精準,若想要提高BMS設(shè)計的可靠性,通常需要加強在其抗干擾能力、響應(yīng)速度、數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)存儲等方面的建設(shè)能力。

 

1、抗干擾能力:在調(diào)頻和高壓等特殊應(yīng)用場景下,電池系統(tǒng)可能會面臨更多的干擾源。BMS要具備高度抗干擾能力,才能夠穩(wěn)定地采集和傳輸數(shù)據(jù)。

 

2、響應(yīng)速度:對于調(diào)頻等高頻率應(yīng)用場景,BMS的響應(yīng)速度顯得尤為重要。它應(yīng)迅速檢測和響應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的變化,實時控制電池的充放電過程,確保在短時間內(nèi)實現(xiàn)電池狀態(tài)的動態(tài)平衡。

 

3、數(shù)據(jù)處理能力:在長循環(huán)應(yīng)用中,電池會經(jīng)歷頻繁的充放電過程,產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。BMS要利用有限的能力及時處理和分析數(shù)據(jù),并從中提取有用信息。

 

4、數(shù)據(jù)存儲:在長循環(huán)應(yīng)用中,BMS要有足夠的數(shù)據(jù)存儲能力以記錄和保存長期的運行數(shù)據(jù)。這有助于進行歷史數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)電池狀態(tài)演化的規(guī)律,并制定更有效的管理策略。

 

()能量管理系統(tǒng)EMS:解鎖儲能潛力的關(guān)鍵大腦

 

在設(shè)計EMS時,一般會綜合考慮系統(tǒng)內(nèi)電池狀態(tài)、運營收益以及循環(huán)壽命等影響儲能運營的經(jīng)濟性因素。為了保證和提升儲能系統(tǒng)長期工作的安全性,形成更加合理的商業(yè)儲能充放電策略,需要對EMS功能進行更加深入的思考和規(guī)劃。

 

1、搭建數(shù)據(jù)下沉平臺:使用采集層EMS站端設(shè)備將電池狀態(tài)、充放電情況、能量交易狀況等關(guān)鍵指標通過云端上傳數(shù)據(jù)到數(shù)倉。通過對數(shù)據(jù)的深度挖掘,相關(guān)管理人員能夠在復(fù)雜的運行環(huán)境下做出更科學(xué)的決策,例如在能量交易頻繁的場景下,合理制定充放功率和時長,避免超時高壓高頻工作,增強運行的安全性。

 

2、基于大數(shù)據(jù)進行可視化故障預(yù)測:利用多種人工智能算法模型,對電池的生命周期進行可視化分析,根據(jù)實際繪制的曲線走勢分析電池狀態(tài)是否正常,識別故障的早期征兆并做出安全預(yù)警設(shè)計,提升儲能安全性。

 

3、改善自我健康管理:EMS較為依賴BMS上報的信息,但由于各BMS廠商技術(shù)能力參差不齊,BMS出現(xiàn)的的假均衡、誤均衡等現(xiàn)象會干擾EMS決策的可靠性。因此需要強化EMS的自我監(jiān)督能力,做到關(guān)鍵參數(shù)定期自校準、無監(jiān)督學(xué)習(xí)等,減少數(shù)據(jù)誤判。

 

通過不斷提升儲能系統(tǒng)的安全性能和智能化水平,能夠提供更可靠、高效的儲能解決方案,并在儲能市場中獲得競爭優(yōu)勢。

 

()ups儲能系統(tǒng)安全:保障系統(tǒng)的協(xié)同運行

 

為了確保儲能項目的穩(wěn)定運營,還要對儲能完整的生命周期開展有效的安全管理措施,主要包含監(jiān)控告警,系統(tǒng)安全冗余,消防聯(lián)動和維護巡檢。

 

1、加強系統(tǒng)監(jiān)控告警

 

儲能場站應(yīng)配備系統(tǒng)級(多級)監(jiān)控告警系統(tǒng),配置符合要求的監(jiān)控系統(tǒng),全面監(jiān)測和及時報警,提高儲能系統(tǒng)安全性和可靠性。另外,監(jiān)控系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)存儲、回溯、報警處理和實時通知等功能,便于工作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況,減少潛在風(fēng)險,提升儲能項目運行效率和安全性。

 

2、保障系統(tǒng)安全冗余

 

若運行期間系統(tǒng)的熱管理失效或發(fā)生其他儲能系統(tǒng)無法自主修復(fù)的嚴重故障,PCS停機是最后的解決辦法,PCS停機后等待人工排查與修復(fù)是阻止明火爆炸的最后一道防線。

 

停機命令需要多重冗余設(shè)計,例如EMS通信命令、BMS干接點動作、總直流斷路器直接脫扣等,最大程度保證PCS停機命令的可靠執(zhí)行,保證系統(tǒng)安全運行。

 

3、進行消防聯(lián)動

 

合理地設(shè)計多級消防聯(lián)動方案是儲能電站至關(guān)重要的安全底線。通過多層次預(yù)警系統(tǒng)、自動滅火裝置和聯(lián)動控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合,迅速響應(yīng)火災(zāi)威脅并自動啟動滅火程序。若有要求,還可將告警上報至相應(yīng)的管理部門,專業(yè)的消防團隊和應(yīng)急響應(yīng)隊伍在必要時使用煙感、可燃氣體檢測等一系列火災(zāi)識別技術(shù)進行干預(yù),搭配隔離設(shè)計和自啟動消防設(shè)施阻礙火勢擴散蔓延。

 

4、加強維護巡檢

 

為了應(yīng)對儲能設(shè)備可能會發(fā)生的事故或其他異常情況,相關(guān)建設(shè)方還需要制定詳細的日常巡檢清單和應(yīng)急處置流程,當(dāng)儲能設(shè)備發(fā)生事故或異常告警時,業(yè)務(wù)運維人員及時上報給主管,開展一系列應(yīng)對措施。

 

(1)日常巡檢

 

儲能設(shè)備的安全巡檢是確保其正常運行和安全性能的重要環(huán)節(jié)。通過對電池監(jiān)測,冷卻系統(tǒng),電氣設(shè)備,消防系統(tǒng),環(huán)境監(jiān)測,防護系統(tǒng),通風(fēng)系統(tǒng),消防設(shè)備等一系列設(shè)備和系統(tǒng)的日常定期巡檢,可及時處理儲能設(shè)備的異常情況。

 

同時,巡檢工作的記錄可以為后續(xù)的運維工作提供參考和數(shù)據(jù)支持,有助于優(yōu)化設(shè)備的維護和管理策略。當(dāng)系統(tǒng)的健康狀態(tài)較為糟糕時,主動申請人工維護,保障儲能系統(tǒng)健康地運營。

 

(2)應(yīng)急處置

 

通過制定詳細的應(yīng)急處置流程和角色分工,能夠在儲能設(shè)備發(fā)生事故或異常情況時快速、有效地采取應(yīng)對措施,最大程度地減少安全風(fēng)險和設(shè)備損害,保障儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,應(yīng)急處置過程中的記錄和總結(jié)也有助于后續(xù)的事故分析和預(yù)防措施的完善。

 

結(jié)語

 

相關(guān)投資方、建設(shè)方在加碼儲能賽道時,也必須保持警惕與關(guān)注,共同尋求儲能安全的發(fā)展方向。正是在儲能安全這一穩(wěn)定的基石下,儲能行業(yè)才能更加高效、穩(wěn)定地運行!金武士ups電源廠家也期待深入?yún)⑴cups電源暨儲能事業(yè),為實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略盡一份綿薄之力。


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