事实表明,电池储能系统对于清洁能源的整合和发展至关重要,但需要更加先进的消防安全保护措施。霍尼韦尔建筑技术公司主管火灾探测业务的总经理Steve Kenny对于废气探测是防止电池热失控重要防线的原因进行了分析和阐述。
风力发电设施、太阳能发电场、微电网、数据中心和电信设施至少有一个共同点:它们依赖于由数千块锂离子电池组成的电池储能系统(BESS)。电池储能系统不仅在向可再生能源和更智能的电网过渡中发挥着关键作用,而且已成为数据中心和电信枢纽的关键组成部分——而这两大要素都是为全球经济带来活力的驱动力。
根据调查,2020年全球公用事业规模电池储能系统的市场价值为29亿美元,预计2020年至2025年的复合年增长率为32.8%,到2025年将增长到121亿美元。如果将数据和电信中心、车辆充电设施以及其他储能应用的不间断电源(UPS)计算在内,这个数字将增加一倍以上。全球储能市场总额预计将从2020年的78亿美元增长到2028年的268亿美元。
为什么锂离子电池成为首选的电池储能技术?首先,其成本相对低廉,并且鉴于其尺寸和重量可以提供更高的能量密度;它们拥有较长的持续放电时时间;与其他类型电池相比,它们更不容易自放电;此外几乎不需要维护,也不需要定期排放废气。
尽管锂离子电池具有多重优势,但也存在一些缺点。一方面,锂离子电池储能系统需要复杂的电池管理系统(BMS)来保持在电压、温度和充电的安全参数范围内运行。如果管理不当或滥用,电池可能会失效,导致排气或过热,如果电池着火(热失控),将会迅速升级为灾难性的火灾,甚至发生爆炸,并且这种火灾极难扑灭,能够以多米诺骨牌效应加速扩散到周围的电池。
电池故障的三个阶段
滥用因素:电气滥用、过热或机械滥用可能导致热失控。当在充电或放电期间超过电池电压限制时,就会发生电气滥用。由于电池储能系统中大量电池同时充电或放电,因此单块电池遭受电气滥用的风险增加。当工作温度超过电池承受极限时,就会导致热滥用。机械滥用是指物理损坏,例如挤压、压痕或刺破。
电池排气(废气):如果滥用因素继续存在,电池中的液态电解质将转化为气体,这将导致电池内部压力升高,其压力足够打开泄压孔或破坏电池密封性。这种气体释放与热失控发生之后的气体释放明显不同,并且通常在热失控之前几分钟发生。