1、T/CES 241-2023《工商业储能一体化柜通用技术规范》中规定电池组单元应选用磷酸铁锂电池。
2、储能设备首选磷酸铁锂电池的原因主要基于以下几点:
2.1 高安全性:磷酸铁锂电池因其化学组成和结构设计,相比其他锂离子电池类型,具有更低的热失控风险和更高的安全性。它们不含易燃的有机溶剂,因此在过热和短路情况下表现出较好的安全性。
2.2 长循环寿命:磷酸铁锂电池具有长的循环寿命,可以承受成千上万次的充放电循环而性能下降较少,这使得它们在储能应用中非常经济高效。
2.3 良好的环境适应性:磷酸铁锂电池可以在宽广的温度范围内工作,适应各种环境条件,包括高温和低温环境。工作温度范围宽广(-20℃~ +75℃),有耐高温特性,热峰值可以达到 350℃~500℃。
2.4 相对较高的能量密度:能量密度是铅酸电池的 3~4 倍,是镍铬电池的 2.5 倍,是镍氢电池的 1.8 倍。
2.5 无钴环保:磷酸铁锂电池不含钴等稀有金属,这使得它们在环保方面更具吸引力,尤其是在对钴资源供应和环境影响有担忧的情况下。
2.6 技术成熟度:磷酸铁锂电池的技术非常成熟,有大量的实际应用案例。
3、使用磷酸铁锂电池不会自身触发热失控,不着火,不燃烧。在使用过程中 0.125C 充电,最高 0.3C 放电,自身损耗低,即使全部转换成热量,也远远不足以触发热失控。
4、电芯安全:电池单体采用铝壳冲压,设有安全阀。如受外部撞击或其他原因导致电池内部短路,内部将产生气体,气体由泄压阀安全排出,不会产生爆炸。
5、选用专业电池厂家的电芯,磷酸铁锂电池进行针刺试验和挤压试验不起火,不爆炸。
6、BMS 保护:采用三级架构,实时检测电池单体电压、组端电压、单体温度、环境温度。
设置有电池电压上下限、电流上下限、温度上下限、绝缘监测。并设有预警、告警、保护、 三道门限,根据不同级别发出指令,闭锁系统或断开开关。并且带主动均衡系统,维护量非常少。
7、PCS 保护:PCS 与 BMS 通讯,采集电池组的实时信息:电池单体电压、组端电压、电池电压上下限、电流上下限、绝缘监测等。并设有限制对电池组进行实时保护。
8、EMS 保护:EMS 与 BMS、PCS 通讯并进行调度。对充放电功率、组端电压、单体电压、单体温度、组端电流等进行定值保护。
9、消防安全:
9.1 安装级防护系统
安装级防护系统可分为防爆排风系统和消防灭火系统,当电池发生热失控导致可燃气 体泄漏时,防爆排风系统及时响应,进行排风、换气;当发生火情时,消防灭火系统迅速介入,进行探测、报警、灭火等动作。
9.2 防爆排风系统
防爆排风系统由气体探测器、进风系统、排风系统组成,当气体探测器达到报警阈值 时(H2 为 250ppm、CO 为 125ppm),输出报警信号到 EMS,停止设备运行并联动风机,进行通风换气,防止可燃气体聚集发生爆燃现象。
防爆排风系统布局方案如下图所示,采用一进两出,下进上出的方案布局。一进的进气系统安装在集装箱侧面的底部,两出的排气系统安装在集装箱另一侧面的上部。进风系统将外界的空气从底部输入集装箱内,将内部的气体搅动并输送至集装箱的上层 , 排风系统将底部送来的气体以及上层的气体直接抽取排出集装箱外。
9.3 流动状态仿真分析
集装箱内部的气体流动状态如下图所示,进气系统安装在集装箱下部,其输入的空气 受到设备的阻挡,空气分散向左右两侧及下部流动,大部分的气流从集装箱下层流走,其余多数从设备两端流向排气系统。从排气系统流线分布看出,排气从底部及两端抽取设备柜内部气体,顶层气体受到来自底部的气体扰动,在设备柜内部流动后被排气系统抽取排出设备柜。
9.4 消防灭火系统:
防护区内的感烟或感温探测器发生报警或人为按下手动报警按钮时,该防护区外的声 光报警器会立即启动以提醒人员做出反应;当感烟、感温探测器同时探测到火情或人为按 下手动启动按钮时,声光报警器动作,提示现场人员疏散,气体灭火控制器延时 30 秒(可 调)后向灭火装置发送 24V 电信号,灭火装置启动,舱内热气溶胶全覆盖实施灭火,并给出反馈信号,同时点亮门口处的放气指示灯。