【成果介紹】
儲(chǔ)能能夠?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)行提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用、需求響應(yīng)支撐等多種服務(wù)，是提升傳統(tǒng)電力系統(tǒng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要手段。加快儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)于構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和具有重要意義。據(jù)預(yù)測(cè)，到2050年，我國(guó)鋰電池儲(chǔ)能將達(dá)到400吉瓦，年均增長(zhǎng)26%。然而，鋰離子電池固有的安全性問(wèn)題使其大規(guī)模應(yīng)用遇到了瓶頸。2019年美國(guó)亞利桑那州一起鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)，今年4月我國(guó)某儲(chǔ)能電站爆炸，韓國(guó)近年來(lái)30座電池儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)，均造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)的消防安全問(wèn)題已成為制約鋰離子電池儲(chǔ)能大規(guī)模推廣的關(guān)鍵瓶頸。
現(xiàn)有技術(shù)的痛點(diǎn)問(wèn)題是：1、鋰離子電池火災(zāi)機(jī)理有差異；2、鋰離子電池滅火劑適用性不強(qiáng)；3、現(xiàn)有滅火劑不具備高效降溫能力；4、實(shí)時(shí)健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)缺乏；5、預(yù)警技術(shù)作用重視不夠；6、技術(shù)規(guī)范建設(shè)嚴(yán)重滯后。
本技術(shù)針對(duì)鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)特點(diǎn)，在國(guó)際上首次篩選出高吸熱阻燃滅火材料FKF-M，開(kāi)發(fā)出含有3種成分以上的復(fù)配型滅火劑。經(jīng)第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)嚴(yán)格測(cè)試，這種新型滅火介質(zhì)可在2秒內(nèi)撲滅鋰電池模組明火，15秒將電池溫度降至50℃以下，并長(zhǎng)效抑制電池溫度避免復(fù)燃，且環(huán)境友好無(wú)毒性。針對(duì)鋰電池儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景，在國(guó)際上首次開(kāi)發(fā)出新型智能滅火裝置，該裝置可在線持續(xù)分析火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，多級(jí)預(yù)警，滅火介質(zhì)精準(zhǔn)釋放，自行多次啟動(dòng)進(jìn)行降溫抑制，極大地降低了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)及設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失，使用有效期大于20年，一套裝置可以同時(shí)監(jiān)測(cè)防護(hù)240個(gè)儲(chǔ)能單元。
圖1 滅火裝置主要組件的實(shí)物圖
圖2 滅火系統(tǒng)預(yù)警裝置模塊
圖3 滅火裝置噴放管路驗(yàn)證模型圖
【性能指標(biāo)】
1、梯次實(shí)時(shí)監(jiān)視、探測(cè)。火災(zāi)識(shí)別精準(zhǔn)至PACK，預(yù)警啟動(dòng)到最不利點(diǎn)噴嘴釋放滅火劑≤1秒；
2、鋰電池消防專用復(fù)合型抑制劑。環(huán)保、絕緣、無(wú)腐蝕，滅火、降溫、抑制熱失控蔓延；
3、精準(zhǔn)釋放、滅火效率高。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)保護(hù)PACK、模組，出現(xiàn)明火至撲滅時(shí)間≤2秒；
4、具備應(yīng)急啟動(dòng)，在斷電等突發(fā)情況下能通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)自動(dòng)啟動(dòng)滅火裝置實(shí)施滅火與降溫。
5、啟停可控、降溫抑制。預(yù)警聯(lián)動(dòng)裝置啟動(dòng)可控，持續(xù)多點(diǎn)位防護(hù)，滅火劑降溫效率高，72小時(shí)不復(fù)燃。
6、裝置小型化可以應(yīng)用于電動(dòng)汽車火災(zāi)主動(dòng)防護(hù)領(lǐng)域，可有效解決電動(dòng)汽車起火爆炸事故。
【應(yīng)用領(lǐng)域】
鋰電池儲(chǔ)能消防滅火裝置的使用場(chǎng)景包括：
1、儲(chǔ)能電站、換電柜等鋰電池應(yīng)用特種場(chǎng)景。
2、分布式儲(chǔ)能、附建式儲(chǔ)能、電動(dòng)車等場(chǎng)景。
【應(yīng)用實(shí)例】
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新型滅火劑和滅火裝置已在深圳某集裝箱儲(chǔ)能、格力工業(yè)園儲(chǔ)能電站、江蘇中天儲(chǔ)能電站、國(guó)家電網(wǎng)浙江電力公司和工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)儲(chǔ)能等完成示范應(yīng)用電力測(cè)儲(chǔ)能電站4處，對(duì)接儲(chǔ)能集成廠家3個(gè)。
圖4 深圳某儲(chǔ)能集裝箱儲(chǔ)能集成嘗試
圖5 中天示范工程儲(chǔ)能集裝箱
圖6 國(guó)家電網(wǎng)浙江電力公司
圖7 園區(qū)儲(chǔ)能
【知識(shí)產(chǎn)權(quán)】
該成果已申請(qǐng)國(guó)內(nèi)外發(fā)明專利17項(xiàng)，以下是部分展示：
【其他成果】
該技術(shù)還牽頭了GB/T、團(tuán)體、地方標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)；參與團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)指定3項(xiàng)；高影響論文7篇。
【合作方式】
技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)許可、技術(shù)入股、面談
【專家介紹】
曹元成，華中科技大學(xué)電氣學(xué)院研究員，博士生導(dǎo)師。已經(jīng)發(fā)表包括Materials Today、Materials Today Energy、Joule等在內(nèi)SCI期刊科研論文100余篇；已申請(qǐng)專利50余件；參編專業(yè)書(shū)籍（英文版）1部。研究領(lǐng)域包括：（1）安全型儲(chǔ)能電池及固態(tài)電池關(guān)鍵材料與器件：具體包括固態(tài)電池基礎(chǔ)與應(yīng)用（固態(tài)電池基礎(chǔ)研究如固-固界面，新型固態(tài)電解質(zhì)設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用，匹配固態(tài)電解質(zhì)的負(fù)極、正極材料等），大型儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、防控技術(shù)及其應(yīng)用。（2）退役動(dòng)力電池資源化利用與再生修復(fù)：具體包括基于人工智能的退役動(dòng)力電池快速智能分級(jí)，高離散型異構(gòu)電池拆解及物料歸集關(guān)鍵技術(shù)，退役電池失效的材料學(xué)機(jī)理，活性物質(zhì)再生修復(fù)技術(shù)。（3）儲(chǔ)能安全：鋰離子電池火災(zāi)專用滅火劑開(kāi)發(fā)，儲(chǔ)能系統(tǒng)預(yù)警技術(shù)開(kāi)發(fā)及消防裝備系統(tǒng)集成。
【聯(lián)系方式】
