锂离子电池储能安全监测技术发展

针对储能锂离子电池存在的安全问题,综述了电池热失控预防和安全监测方面的理论、实验成果和应用情况,指出储能锂离子电池在安全方面存在监测手段片面单一、监测方案不完整等问题,并指出预测储能行业将向“大数据”“智能化”方向发展,同时建议广大科研工作者应从储能系统的工作机理切入,向安全、经济、高效的方向深入研究。     

锂离子电池储能安全技术的发展态势——从全球专利数据分析我国的发展现状

电池储能是能源利用的重要环节,电池安全性是储能技术应用的前提和保障。为了解锂离子电池储能技术领域的全球发展态势,分析我国的发展现状,发现未来发展方向,本文基于IncoPat专利数据库进行检索,总结全球及中国专利申请数量的变化规律,对比分析专利主要来源国和主要申请人的申请情况及专利价值。基于IPC技术分类,通过技术主题分布分析专利技术的不同领域分支及技术主题的发展趋势。研究发现,在有关锂离子电池储能应用安全技术的专利申请数量方面,我国和全球的发展态势一致,呈持续增长趋势。虽然来自我国申请人的专利数量最多,但合享价值度高的专利占比少,并且专利布局主要局限于本国,说明我国企业在关键技术的掌控上与日企和美企仍存在较大差距。目前全球该领域的专利研究主题主要分布在电池材料改进、状态监测、故障诊断及早期预警、热管理、电路平衡管理以及防火防爆灭火技术等方面。     

储能用锂离子电池安全性测试与评估方法比较

作为支撑智能电网和能源转型发展的关键技术,储能受到了全球的广泛关注.锂离子电池因能量密度高、寿命长和无污染等性能,成为大规模储能的首选储存载体之一,锂离子电池储能规模也在迅速增长.但是近年来,锂离子电池热失控火灾事故频发,成为制约其大规模应用的关键因素.针对这一问题,本文归纳对比了国内外常用的储能用锂离子电池安全测试标...     

基于火灾事故树模型的储能锂离子电池安全性检测方法与验证北大核心CSCD

规模化储能应用对锂离子电池提出了更高的安全性需求,充分挖掘储能用锂离子电池安全性检测技术对提升电池安全性能具有重要意义。GB/T 36276—2018《电力储能用锂离子电池》作为我国首个储能电池国家标准,其中规定的安全测试条款是否科学合理,检测方法是否可行亟待验证。本文基于储能锂电池安全事故触发因素,将火灾发生的必要因素通过火灾事故树原理层层分解。再利用布尔代数算法进行模拟,提出储能电池安全检测项目,与国家标准GB/T 36276—2018进行对比分析,验证了现行国家标准条款的科学合理性。最后基于试验平台,选用三元锂、钛酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂等不同体系储能用锂离子电池开展了14种安全检测试验,对提出的测试项目进行试验验证。国内外首次验证了国家标准GB/T 36276—2018中安全测试条款的操作性和可行性,也为国家标准GB/T 36276新版本的修编提供了依据和数据支撑。     

大容量电池储能的本质安全探索

伴随着大型电化学储能项目的大量投产,如何保证大容量储能电池的本质安全成为亟待解决的问题.本文回顾了本质安全概念的演变,介绍了本质安全的内涵.参考煤矿行业本质安全型蓄电池的设计规范,提出了电池储能本质安全分级方案,将电池储能安全等级分为本质安全、非本质安全以及不安全三类.针对储能电池以模组和集装箱形式运行的现状,根据不同的组成形式,将电池储能的本质安全区分为电芯、模组以及集装箱系统三个层面的理解,并分别对其本质安全性进行论述.针对储能电池电芯的本质安全梳理了不同方向的技术路线,围绕水系电池、固态电池和安全剂注入三种技术路线,对其研究与应用进展进行深入探讨,并提出了不同技术路线面临的本质安全挑战,展望了未来大容量储能电池的本质安全应用前景.     

锂离子电池储能系统安全技术发展现状

我国正大力推动建设以新能源为主体的新型电力系统,作为支撑可再生能源普及的关键技术,储能产业得以高速发展,锂离子电池储能市场也进入加速发展期。然而,在高速发展的同时,近年来国内外发生的多起储能系统火灾事故,也引发了大众对锂电池储能系统安全的关注。锂离子电池储能系统运行的主要风险分为起火爆炸风险、有毒有害化学物泄漏风险和电击风险,其中起火爆炸是锂离子电池储能系统的主要风险,主要致因则是电池的热失控。防范电池的热失控问题,应从电池安全、储能系统、运行维护和事故后消防等几方面提升安全防控技术。从生命周期看,锂离子储能系统的关键安全技术包括电池单体安全、箱体热管理、主动预警监测、被动监控预警、高效消防手段等。鉴于锂离子电化学储能系统的安全运行和安全隐患正逐渐成为制约产业规模化发展的瓶颈,建议有关部门要完善政策体系,提高产业规划科学性,进一步健全新型储能安全生产法律法规;加快标准体系构建,建立储能系统建设及运维的指引标准,指导储能系统安全体系建立;强化消防安全技术攻关,加快关键部件转化应用。     

储能与液流电池技术

大规模高效储能技术是解决可再生能源发电不连续、不稳定、不可控特性的重要途径,也是构建坚强智能电网的核心技术。本文对各种储能技术进行了综合分析,并对适用于大规模储能的抽水储能、压缩空气储能、钠硫电池、锂离子电池、铅酸电池和液流电池的技术特点、优劣势、发展前景进行了深入阐述;最后,对储能技术的发展思路进行了探讨,认为坚持技术开发与应用示范并重,进一步降低储能设备成本,提高其可靠性和稳定性并辅以一定的鼓励政策,是推进储能技术的产业化和实用化的重要途径。     

电化学储能系统电池柜散热的影响因素分析

电化学储能系统是“双碳”目标实现的有利抓手,安全是电化学储能系统发展的生命线。由于大量电池存放于储能电池柜,因此对其散热性能的研究具有重要的意义。针对磷酸铁锂锂离子电池系统机柜：构建了电池系统数值模型,获得了电池柜内的温度场和气流组织,试验结果验证了模型的合理性;研究了进口风速、单体电池间距以及电池组间距对电池柜散热性能的影响规律,支撑储能机柜的设计和运维管理;结果表明,电池柜在低倍率运行情况下可采用自然对流冷却,高倍率运行情况下需要强制风冷策略;机柜最高温度和最大温差都随着单体间距增加呈现先减小后增大的趋势;电池组间距对电池柜散热性能影响不显著,因此可通过减小电池组间距来节省安装空间。     

国外电池储能电站发展及其政策扶持

1国外电池储能电站发展状况1.1美国2001～2003年,美国电力公司与日本绝缘子公司、ABB公司合作,进行了100kW(用于削峰)/500kW(用于改善电能质量)钠硫电池储能系统的试验运行。2002年,美国采用钠硫电池储能系统在俄亥俄州建成了第一个100kW/500kVA的示范电站。因此,美国电力公司获得了几年内以低价格购买钠硫电池的优惠权。2006年,西弗吉尼亚州的查尔     

锂离子电池储能系统消防技术的中国专利分析

以锂离子电池为代表的电化学储能技术当前进入了快速发展期,在我国能源消费结构调整和可再生能源比例提升方面具有重要意义。储能消防技术是锂离子电池储能系统规模化应用的安全保障。为了解储能消防技术的研发现状,本工作以国家知识产权局公布的专利检索与分析系统数据中的储能消防领域专利数据为分析对象,以灭火剂(A62D)、储能用消防装置(A62C)以及储能消防策略和逻辑方法(G06K)为主要内容,探讨了储能消防技术在国内的发展,并从专利年限分布、专利技术分布、专利地域分析及主要申请人4方面进行总结分析。结果表明,储能消防技术及其应用总体呈快速增长态势,其中消防装置研发专利申请占比多,专用灭火剂研发处于高质量发展期,消防机制设计仍处于缓慢增长期。北方地区申请单位以高校和事业单位居多,而南方地区申请单位以商业公司居多,这与电化学储能商业化应用水平是分不开的,总体上储能系统消防技术仍需要主要研发单位的引领探索。可以预见储能系统消防技术专利量仍然会保持发展态势,相关政策及市场结合将持续激发技术研发活力。     

提升安全性能的储能系统设计

储能系统通常包括电芯、电池管理系统(BM S)及附属传感器、储能变流器(PCS)、协调控制器(EM S)以及储能消防设备等,在推进每个部件安全可靠前提下,如何形成一个安全的系统需要研究.对影响储能系统安全的各方面研究进展进行了综述,并对电芯的组成方式、PCS的拓扑结构、BM S的通信、储能子系统的协调控制框架以及电池Pack的集成和隔离设计给出了提升安全性能的相关思路和建议,特别对协调控制框架给出有效的解决方案,可供业界参考.     

储能用锂离子电池管理系统研究

锂离子电池因其性能优异在高电压大容量的储能系统得到了广泛的应用。锂离子电池管理系统是延长电池循环寿命,维护电池安全运行的关键。针对储能用锂离子电池的特性,该文讨论了储能用锂离子电池管理系统的结构,重点介绍了电池管理系统的主要功能,特别是单体电池数据采集功能、电池状态估计功能和均衡管理功能,并分析了状态估计和均衡管理方法的优缺点,对其实现策略进行了评价。     

柔性电化学储能器件研究进展CSCD

柔性电化学储能器件技术是支持柔性电子设备,如可穿戴设备等发展的关键技术,也是电化学储能领域中重要的发展方向。本文从柔性电化学储能器件的电极材料(碳纳米管、石墨烯、碳纸/碳纤维、织物等)、电解质(液态、固态、有机-无机复合电解质)、制造工艺(打印/涂覆/喷涂、沉积、纺织)及具有不同附加功能特性的新型柔性电池等方面对柔性电化学储能器件关键组元和技术的发展情况进行了综述。总体而言,作为处于研究起步阶段的技术,柔性电化学储能器件技术的主要发展方向在于在保证与应用情景(柔性、弯折等)相适应的力学性能的前提下,改善器件的功能特性(质量/体积能量密度、质量/体积功率密度、循环寿命、稳定性)与工业规模化生产适宜度。作为兼具结构-功能特性,应用前景广阔的储能技术分支,可以预见,柔性电化学储能器件技术在今后相当长的一段时间之内将持续为众多研究者所关注,并不断取得研究进展。     

宁夏电网电化学储能需求分析

2020年9月,习近平总书记在第七十五届联合国大会上表示:我国CO2排放力争2030年前达到峰值,2060年前实现"碳中和"."双碳"目标确定后,宁夏回族自治区积极响应国家政策,大力推动清洁能源的利用.但随着清洁能源大规模并网,宁夏电网面临新能源消化难、电能质量差等诸多问题,而储能技术的推广应用,为解决以上问题指明了新...     

使用工况对锂离子电池电化学性能的影响

[目的]锂离子电池储能技术在近年来得到快速发展和广泛应用,但在实际应用中发现具体使用工况对锂离子电池储能的实际使用寿命和盈利能力有着巨大影响,文章旨在研究使用工况对于锂离子电池电化学性能的影响,为今后的锂离子电池储能项目建设提供参考。[方法]测试并分析工作荷电区间、放电倍率、工作温度对锂离子电池实际工作性能的影响。[结果]充放电荷电区间、使用倍率、工作温度都会对锂离子电池的实际工作性能产生巨大影响。一方面,适当调节充放电荷电区间会明显提高电池的使用寿命;另一方面,目前调频储能项目常用的2 C配置方式会明显降低锂离子电池的使用寿命,而将倍率降低至1 C配置虽然会增加初始投资,但有望获得更低的周期度电成本。此外,温度控制对锂离子电池的使用寿命也极为重要,即使是个位数的温度差异也有可能造成长期使用后显著的电池不一致性。[结论]锂离子电池储能具有响应速度快、调节精度高、配置灵活等优点,随着“碳达峰、碳中和”工作的深入和电力市场的逐步建设,锂离子电池储能将会在提高电能质量方面发挥重要作用。注重使用工况对于锂离子电池性能的影响将会进一步提高锂离子电池储能的使用效能。要根据实际应用需求实际设计电池的...     

电化学储能电站综合能效提升关键技术及经济性分析

重点分析了影响电化学储能综合能效的关键因素,指出电池一致性、电池荷电状态估算准确性、电池故障预警性能、储能系统拓扑结构合理性及能量管理多目标优化程度均对电化学储能综合能效有重要影响。从电池诊断预警、电池热管理、高压级联、能量管理多目标优化4个方面,提出电站综合能效提升关键技术。以具体的工程案例对技术经济性进行分析,为电化学储能电站建设和运行提供理论和实践依据。     

锂离子电池储能电站设计要点和建设成本分析

论文分别对锂离子电池储能电站在仓储式布置和集装箱式布置两种布置方式下的主要设计要求进行了对比分析,总结出这两种布置方式下各自不同的设计要点,并以实际案例对这两种布置方式下的储能电站进行了建设成本对比分析。     

锂离子电池储能系统多时间尺度均衡方法

锂离子电池可作为后备电源为电力系统的一次设备、二次设备及通信管理等提供不同等级的交直流电,保证核心设备紧急时刻仍然能够正常工作。先串后并的并联型储能系统不仅因并联模组的互为备用具有更高的可靠性,也能够避免传统串联型后备电源的木桶效应问题。然而,并联型方案会因模组之间的不一致,使得各模组寿命呈现差异性;串联电池组组内电压分布差异,也会导致电池单体过充或者过放。为此提出了一种针对并联型锂离子电池储能系统的多时间尺度均衡方法。首先,对电池模组组内单体以荷电状态(state of charge,SOC)为指标进行旁路均衡,使电池组在单次充放电循环的短时间尺度达到组内均衡;然后,通过并联电池模组组间的寿命均衡,使系统在寿命衰减的长时间尺度达到平衡。所提均衡方法能够提高并联型储能系统使用过程中模组间的一致性,增强并联模组互为备用的可靠性,降低运维成本,提高锂离子电池的使用效率。为了验证该均衡方法,在电池加速老化实验的基础上,搭建仿真模型验证了所提方法在不同条件下的有效性。     

储能科学中的磁性表征技术北大核心CSCD

理解电化学储能系统的构效关系将极大推动电极材料中新现象和新性能的发现与调控。然而,没有任何一种单一技术可以澄清电化学体系中复杂界面反应的所有问题,只有从多个角度进行观察才能看清被埋藏的界面和工作状态下的演变历程。由于大量储能材料富含过渡金属元素,其磁学性质与晶格结构、电子能带、电化学性能密切相关。因此,磁学测试分析可以揭示能源材料中的结构相变和局部电子分布等变化,解析物理化学反应机理,指导材料设计。围绕磁性表征技术,本文首先讨论了磁性测试的技术原理,随后总结介绍了磁性测试在研究电极材料物性结构表征以及电化学反应进程方面的研究进展,尤其介绍了原位实时磁性测试在阐明储能物理化学反应机理方面的独特优势。综合分析表明,原位磁性表征技术可以对电化学反应中的电荷转移进行高灵敏度、快速响应的测试表征,为揭示复杂界面电化学反应提供了新思路,在储能科学中具有广阔的应用前景。本文有助于了解磁性测试技术在电化学储能材料研究中的重要价值,并进一步推动磁性测试技术在储能领域的发展。