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CIES2024|| 中国建研院防火所汪茂海:储能与新能源应用防火研究和消防审验

http://www.chaguwang.cn  2024-03-26  建研院内幕信息

来源 :中国储能网2024-03-26

  中国储能网讯:3月10-13日,由工业和信息化部节能与综合利用司指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会(简称“CIES”)在杭州国际博览中心召开。

  CIES大会以“共建储能生态链,共创储能新发展”为主题,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业, 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会,储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。

  3月11日下午,中国建筑科学研究院有限公司建筑防火研究所新能源安全中心主任汪茂海受邀在储能温控系统与安全专场分享了主题报告,报告题目《储能与新能源应用防火研究和消防审验》。以下为报告主要内容:

  

  汪茂海:我来自中国建研院防火所的,我把在新能源方面防火的研究观点跟大家做一个分享。

  我们单位原来是部里最大的研究机构,2000年转成央企,做的工作都一样,支撑住建部在标准规范评价和新技术研发推广方面。我们有国家级中心实验室12个,省部级有7个,我们也有国内外标准的组织。我们所是1985年成立的,是联合国和住建部联合设立。我们国家2019年有消防体制改革,现在的工程建设消防竣工验收由住建负责,这之后我们是住建系统唯一一个国家级专门的消防类的研究机构。在2019年后部里一些主要课题,培训,重大项目意见征求,重大火灾调查,都是我们在起主要技术支撑。

  住建之后也成立了自己工程建设的消防标委会,秘书处在我们所里。这是消防编委会,还有我们自己的部里团标标委会。范院士是我们学术委员会主任,欧阳院士是副主任,我们前任所长是李所长,我们现在所长是孙所长。

  从整个新能源产业前景就不讲了,大家都非常熟悉。安全问题还是挺严重的,目前公开报道的有80多起,我们知道还有很多是没有公开报道的,我们国家早年建了很多储能电站,现在回头来看火灾风险还是很大的。新能源车平均每天有八辆,还不仅仅是比例的问题。现在的新增光伏有40%是屋顶光伏,氢能安全也是首要的。

  我们中心主要是围绕着锂电池,光伏,氢能开展一些标准评价,还有支撑咨询工作,还有新技术的研发和推广。

  北京大红门火灾我们参与事故反演,现在回头来看早年间建的,其实很多环节还是专业性不足的。2021年成立以后做的一些标准,我们在部里占了一个国标的坑,锂离子电池储能电站的CECS标准要马上开审查会,我们也在做电动汽车的,我们也启动了用户侧锂电池储能标准,我们也支撑山东省住建厅做了全国住建系统第一个储能电站审验的地标。

  这是我们目前做的课题情况。这是我们和企业做的联合实验室,我们实验室除了能做基础的锂电安全性能研究,我们更看重,作为应用的角度,锂电系统在应用的时候火灾风险的评价,去年年底我们做了集装箱级的实体火灾测试,我们用五个真实的电池包,用完全跟现场一致的消防配置,我们来看效果如何。我们也构建仿真评价的能力。

  消防里面首先讲火灾危险性,锂电池火灾危险性到目前为止也没有明确定义,产业单位希望火灾风险性要求别那么高,从行业管理来讲希望高一点。锂电池失火特征甲乙类很像,但是从行业管理来说缺一套安全指标评价体系,我们和清华、SEI等也在探讨从系统角度的安全评价方法。

  锂电池技术不断进步,但是热失控确实是从根本上还不能避免。大家对储能电站火灾还是比较焦虑的,这基于两个共识,一个是热失控没有办法避免,另外短时灭火不复燃的满足经济性要求的灭火剂还没有,还在研究中,基于这两个大家共识,大家都很纠结,如果做好系统工作还可以把火灾风险控制在一定范围内。

  措施,我们会体现在一系列标准,BMS和消防联动,所有标准都会提,我见过储能电站没有一个真正实现的,这里面有管理问题,还可能有其他原因,其实能够打通对安全有很多好处。

  我们要做好全系统工作,全过程工作,和安全相关的。这是去年年底做的集装箱模拟实证实验,我们用五个电池包,触发的时候上下左右有一个,其他包用电池包外壳填充的,跟真实的应用消防设备和策略是完全一致的,我们来测。从测试的结果来看,现在主流方案优化空间还是很大的,尤其是一些电池包做一些降成本措施,带来的风险还是会更大的。

  现在对热失控以后整个联动的策略行业虽然没有统一的,比如说热失控到底断电到什么层级,我消防什么时候上水,什么时候上气,行业也没有统一的,我们在亳州建立一个小型储能电站测试平台,我热失控以后到底用什么样策略才合理,我们在做这方面的研究。

  电器,从动力电池统计来讲,伴随着热失控最多的现象是漏液和电气故障,但是从储能系统来讲电池不运动,漏液会少,而且电力系统会更复杂,量也不一样。从实际储能电站火灾事故来看,也确实是火灾伴随着电气故障现象最多。我们在写标准的时候想写,但目前行业里面针对性的措施一条都没有,我们能够预判到可能是最主要的关联现象之一。确实对于电力系统来讲,锂电作为储能来用也是最近两三年,他们相互作用规律和更精细的防控策略现在是缺乏的,我们现在也在和一些做电气安全的上市公司尝试做一些方案和示范应用。

  热管理。我们觉得热管理现在最大的问题,储能系统做设计的时候没有考虑热管理,我觉得留一部分空间交给他,从能效优化和系统这很重要,在做储能设计要考虑进去。目前大部分汽车和工业空调转过来的,针对储能工况的专有设计不足。

  我们觉得热管理和消防融合是一个方向,比如说浸没式液冷就是典型的热管理和消防融合的策略,我们也在验证其他相关融合的技术。

  我们觉得大数据预警还是有效的策略,电池不运动,电池其实有一些早期的征兆。我们在湖南两个电站也在示范大型早期预警,中间两个黑色的是行业主流方案,我们在前期和后期做一些完善,做示范。

  我们在惠州有几个储能电站做全过程的咨询,比如说从规划阶段开始介入。电动汽车的火灾防控,电动汽车很多是充电及充电后的静置阶段,最大问题目前是停置状态会着火,这给传统消防措施和策略应对不了,现在一辆电动乘用车在开场空间,消防都到位的情况下,处理火灾要三四十分钟,更别提在停车场和地库了,其实还是很难应对的,这对住建消防实践压力还是很大的。我们针对这个也做了一些研究。

  这是我们在江西做的实车的烧车实验,我们烧了四辆车,两辆新能源车,还有两辆传统车。从实验过程中,这是从车轮胎往外喷,最先车轮胎被点燃的。这还有一个风险,在地库里磷酸铁锂电池的汽车可燃气体聚集和燃爆风险还是很大的,这个浓度还是很高的,我们之后还会在密闭空间做一下。

  我们针对这个情况和国家新能源汽车创新中心做了一些解决方案开发,所以要车厂协同,车端数据和厂端数据协同做预警。我们除了固定消防策略,我们还在研发移动的消防装备,可以提前做一些处置,降低危害。

  电动自行车,这个比例还是很高的,电动自行车原因还是跟锂电池相关,2019年国标之后大量应用锂电池寿命快到了,我们判断近几年电动自行车火灾还是高发态势。和充电,肯定是产品性能管理不好,我们的新国标要求,我们快递外卖这些行业会改装和使用超标车。另外充电环节的防控,我们也在三个技术上重点验证,虽然禁止入库,我们实际上调查数据,电动自行车增加的量比社会上提供充电端口的数量要多得多,老百姓还是会各种各样回家充电的,这是没有办法避免的,我们也做入户充电识别。还有在车棚,我们觉得做一些有效的分割和简单水喷淋措施就可以避免火烧连营的现象,如果有更高预算还可以做一些针对性措施。充换电柜增加一些水消防功能,我们的实验一分钟之内可以解决问题的。

  光伏也做研究,目前协助一些地方做项目验收,还有针对光伏直流侧故障,我们联合一些单位做火灾诊断预警,这个模块难点是误报率不能太高,但是光伏应用场景的影响因素还是挺多的。

  氢能我们也在协助地方做一些加氢站验收,我们也和深蓝汽车做的实车极限燃烧,我们针对碱性电解槽中间隔膜温度分布做了研究,这个分布不好,首先在热点地方击穿的。

  

  我们储能电站的实体火灾评价已经做了,我们马上会推出新能源汽车安全等级评价,我们也和行业头部单位做了战略联合。储能电站,这里面对广东省住建厅做的回复,现在要求做验收,但是大部分没有做消防验收,有的仅仅做传统电站要求做的验收。

  部里面刚刚发了58号令,要求重大工程危险等级高要做火灾实验验证,在国家能源25条里面也要求做火灾验证,但是这是要国家授权机构来做,目前是没有授权机构,虽然有要求,这一条也很重要,但是没有得到落实。我们作为权威机构,我们先做。

  这是针对山东省住建厅,这个地标出来不管集装箱的,集装箱内安全可能需要第三方做一个评价。这是我们马上要做的标准,我们还是希望给新技术开口子,说到底大家都很焦虑,这实际上缺解决方案,如果有好的解决方案我们在标准里面还是非常欢迎的,我们希望来验证。

  总结,我认为储能安全还要强调系统性和实证,你没有特别好灭火剂,我们要系统关注安全。行业里面针对储能实证做得比较少,产业大规模发展也特别需要做一些实证实验。

  安全是整个新能源产业为数不多的变量因素,可能有一些领域还是唯一的变量因素,我们觉得安全比较要解决,不管是行业洗牌,高质量发展等等都需要解决,在安全领域评价和新技术都缺乏,不管是行业可持续发展,还是行业管理要求来讲,都需要解决的,我们特别希望跟大家携手一起做点促进产业发展的事,谢谢大家。

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