储能项目电池过热事故源于温控?国内企业正抓住风口 布局储能安全管理

北极星储能网获悉,2022年1月21日,Vistra瑞致达发布美国MossLanding储能电池过热事故调查结果和纠正措施,电池管理成为重点关注对象。据北极星储能网不完全统计,今年以来,国内已有30多家企业在电池热管理、BMS相…

北极星储能网获悉,2022年1月21日,Vistra瑞致达发布美国Moss Landing储能电池过热事故调查结果和纠正措施,电池管理成为重点关注对象。据北极星储能网不完全统计,今年以来,国内已有30多家企业在电池热管理、BMS相关领域有了新动态,企业纷纷加码布局助力储能安全!

电池过热?温控异常引发连锁反应!

据北极星储能网了解,Moss Landing项目位于于美国加利福尼亚州退役的Moss Landing发电厂,储能规模为 400MW/1600MWh,是目前世界上最大的电池存储设施。该项目分两期建设,一期 300MW/1200MWh于2020年12月接入加州电网运行。2020年9月,二期100MW/400MWh工程开建,于2021年7月开始调试。

西门子与AES Corporation的合资公司Fluence该储能项目的工程承包商,Burns & McDonnell是二期工程EPC承包商。项目两期电池由韩国电池制造商LG Energy Solution(LG新能源)提供。

2021年9月4日,美国加州Moss Landing 300MW/1200MWh储能项目因电池严重过热、导致喷水灭火降温系统启动产生大量烟雾,消防员到达现场参与救援。事故并未造成人员伤亡或对周边社区造成影响,但造成7%的电池模块受损。随后项目工程停运。

2022年1月21日,瑞致达发布这一事件最终调查结果和纠正措施。瑞致达称,调查发现,事故源于在该储能设施的某区域检测到烟雾,因而抑制火灾的喷水降温系统启动,但部分软管及管道的接头发生故障、导致水喷到电池架上,进而导致电池短路产生电弧,继而产生了连锁反应、产生了更多的烟雾又令其他位置喷水系统启动,令更多的电池被损坏。但瑞致达表示,没有检测到建筑物内有任何火灾,室内原本的灭火系统也没有启动。瑞致达称,在系统记录中,第一次喷水启动时所有电池模组的温度都在设定的温度范围内、远低热失控的水平。因此,调查结果认为电池模组也不是烟雾的真正来源。

此前2021年7月30日,澳大利亚维多利亚大电池储能项目在测试期间也发生过类似事故,由特斯拉供应的Megapack电池储能集装箱发生了火灾,澳大利亚维多利亚州能源安全局发布的一份报告中表示,原因是冷却剂泄漏引发了两个地点的短路。

瑞致达首席执行官Curt Morgan说,Moss Landing储能设施可帮助加州实现碳减排并提高电网可靠性,随着更多可再生能源在美国各地电网并网,这类储能系统将变得更加必要。

在调查结果的最后,瑞致达提出了一系列整改工作,包括对降温系统进行压力测试、安装空气监测系统持续监测降温系统的泄漏情况、安装烟雾探测器,以及加强上层的电池缝隙密封等。

瑞致达表示将恢复该项目储能一期服务,预计到2022年第一季度末将有100MW并网,在当地夏季电力需求达到高峰之前恢复剩余200MW储能项目的服务。此外,1月25日,瑞致达还提出要继续扩建这一世界最大储能项目,开展三期350MW/1400MWh扩建。

一期(300 MW/1200 MWh)

二期(100 MW/400 MWh)

三期(350 MW/1400 MWh)

储能BMS受关注、众多企业争相入局

电化学储能是使可再生能源的供应更稳定、更高效的“法宝”,但与此同时,电化学储能易燃易爆的特性也成为了潜伏在阴影中的危机。从瑞致达发布的调查结果来看,其电池管理系统中的温控检测存在误差,导致后续一系列的事故发生。

储能电池系统稳定、高效运行与温控系统密切相关,目前主流路线包括风冷和液冷方案,随着未来储能电站带电量持续增加,液冷方案凭借制冷效率高、能耗低等优势,占比将快速提升,也得到温控方案供应商和众多下游集成商的认可。但液冷系统也并不是完全安全。

应急管理部消防救援局防火监督处高级工程师孙金杰曾指出,电池火灾风险需要从技术层面、储能设施热管理层面、日常管理层面三个层面来降到最低。

从现已发生的新能源汽车或电池储能火灾来看,大多都是电池内短路继而导致热失控而引发火灾,改善的关键就在于前期预警和电池热管理。4·16北京储能电站起火爆炸事故,其真正的起火原因就是如此。

一方面,北京储能事故将储能行业风险短板揭露出来,但另一方面,中国储能市场正处于繁荣发展的风口,负面消息也警示我们要加强行业安全运行等方面的监管,尤其应该重点关注储能安全防护技术的发展。

北极星储能网了解到,储能的管理主要集中在电池系统管理(BMS)和能量系统管理(EMS),其中监测电池的电压、电流、温度的BMS正是关系电池储能系统安全运行的首道关口。拆解来看,首要的重点和难点在于如何测量到电池内电压电流变化,从内部监测电池异常并切断其工作。其次,便是对电池温度的测量,温度传感器产品和电池系统设计可能直接影响到电池管理系统的性能。最后一个难点在于电池均衡,主动均衡技术因能量利用率较高、效果更佳而被视为是未来的发展方向。

据相关媒体统计2021年动力电池领域BMS配套量超300万套,其中TOP10企业包括弗迪电池(比亚迪)、宁德时代、特斯拉、华霆动力、力高技术、上汽捷能、联合电子、金脉电子、科大国创、均胜电子在内,共占据74%的市场份额。

由此也可以看出,目前市场上BMS企业大多由从事新能源汽车、动力电池系统集成企业转化而来,只有少量专业从事BMS的供应商,如协能科技、高特电子、科列技术、亿能电子等。而且在储能行业发展初期,这些企业产品大多通过招标采购进入储能领域,并未直接参与项目、缺少针对大规模电力储能应用的运行管理经验。

不过,随着储能市场热度越来越高,我们看到2021年以来,已经有从事空调或监控技术等企业开始关注并入局储能,尤其在热管理、储能温控等方面,助力储能行业健康安全发展。

北极星不完全统计,涉及电池管理系统BMS相关企业如下:

博敏电子2021年4月成立了苏州博敏鸿锂新能源科技有限公司,主要从事研发、设计和生产电源管理系统及模组、电池包,充换电柜、电池包梯次利用与储能解决方案等业务。

专注于冷热转换、温度控制的环境热管理解决方案的三花智控也表示,已有大量温控产品应用在电化学储能领域。

松芝股份开始布局储能设施的电池热管理领域,并将在2021年推出相关产品。

朗金科技成立了数字能源事业部,组建专门的研发和销售团队进行数据中心机房及储能领域的温控产品的研发和市场拓展,其研发和生产的储能系统温控产品已经与国轩高科和许继电气建立合作。

高澜股份曾表示,公司正重点布局电化学储能,已有基于锂电池单柜储能液冷产品、大型储能电站液冷系统、预制舱式储能液冷产品等技术储备和解决方案。

天永智能参股的普亚能源,经营范围包含锂离子电池及电池组、电池管理系统、电池储能系统和相关设备的研发生产等。

研奥股份曾公开表示公司储备了蓄电池监控系统BMS系列产品。

朗科智能在锂电池保护及充放电管理技术等方面已获得多项国内外专利。

华铁股份表示,在轨道交通备用电源领域积累了电池设计、电池管理BMS,能量管理、电气控制、烟火消防、温控等方面研发及应用研究的技术经验。

英维克表示,已经与一些头部客户展开整体温控系统定制合作,公司储能配套的温控产品,需求快速爆发。

飞龙股份研发生产的热管理系统、控制阀和温控模块等目前可以应用在新能源热管理、氢能源燃料电池和风能、太阳能、光伏等储能领域。银轮股份称,已为客户提供储能设施相关热管理产品。

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