儲能系統(tǒng)及消防安全1儲能系統(tǒng)21蓄電池儲能（1）鉛酸蓄電池能量儲存方式：化學能；優(yōu)勢：可以控制頻率、電壓使用，靠近負載安裝有利于減少損耗；缺點：最主要的缺點是使用壽命短，要及時更換。電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池，鉛酸蓄電池是能夠用于大容量儲存電能的蓄電池。放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。分為排氣式蓄電池和免維護鉛酸電池。3鉛酸蓄電池04

蓄電池的比能量：Wh/kg，指單位質量/體積的器件可提供的能量，其典型單位是Wh/kg或Wh/L。4鉛酸蓄電池05鉛酸蓄電池最明的特征是其頂部有可擰開的塑料密封蓋，上面還有通氣孔。鉛酸蓄電池需要在每次保養(yǎng)時檢查電解液的密度和液面高度，如果有缺少需添加蒸餾水。隨著蓄電池制造技術的升級，鉛酸蓄電池發(fā)展為鉛酸免維護蓄電池和膠體免維護電池，鉛酸蓄電池使用中無需添加電解液或蒸餾水。鉛酸蓄電池主要用途鉛酸水電池大多應用在牽引車、三輪車、汽車起動等，而免維護鉛酸蓄電池應用范圍更廣，包括不間斷電源、電動車動力、電動自行車電池等。鉛酸蓄電池根據應用需要分為恒流放電（如不間斷電源）和瞬間放電（如汽車啟動電池）。鉛酸蓄電池的缺點：比能量低，25~35Wh/kg，能量密度小，尺寸和質量大，循環(huán)壽命短。5（2）鎘鎳蓄電池采用金屬鎘作負極活性物質，氫氧化鎳作正極活性物質的堿性蓄電池。主要用途：大型袋式和開口式鎘鎳電池主要用于鐵路機車、礦山、裝甲車輛、飛機發(fā)動機等作起動或應急電源。優(yōu)點：使用壽命長，受溫度影響小，放電速度高；缺點：效率低（60%~70%），成本高。6（3）鋰離子電池和鋰離子聚合物電池鋰離子電池：是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。根據鋰離子電池所用電解質材料的不同，鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池。鋰離子電池以碳素材料作為負極，以含鋰化合物作為正極材料，只含有鋰離子。

鋰電池：以金屬鋰作為負極材料。7聚合物鋰離子電池所用的正負極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，它們的主要區(qū)別在于電解質的不同，液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質，聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質來代替，這種聚合物可以是“干態(tài)”的，也可以是“膠態(tài)”的，目前大部分采用聚合物凝膠電解質。鋰離子電池優(yōu)點：電壓高單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V（磷酸鐵鋰的是3.2V），是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍；比能量大能達到的實際比能量為555Wh/kg左右，即材料能達到150mAh/g以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd，2--3倍于Ni-MH），已接近于其理論值的約88%。循環(huán)壽命長主要用途：可充電鋰離子電池是目前手機、筆記本電腦等現代數碼產品中應用最廣泛的電池鋰離子電池088（4）鈉硫電池鈉硫電池由正極、負極、電解質、隔膜和外殼組成，與一般二次電池（鉛酸電池、鎳鎘電池等）不同，鈉硫電池是由熔融電極和固體電解質組成，負極的活性物質為熔融金屬鈉，正極活性物質為液態(tài)硫和多硫化鈉熔鹽比能量高。其理論比能量為760Wh/Kg，實際已大于150Wh/Kg，是鉛酸電池的3-4倍?？纱箅娏?、高功率放電。其放電電流密度一般可達200-300mA/cm2，并瞬時間可放出其3倍的固有能量；主要特點：9充放電效率高。充放電電流效率幾乎100%。不足之處：其工作溫度在300-350℃，所以，電池工作時需要一定的加熱保溫。但采用高性能的真空絕熱保溫技術，可有效地解決這一問題。鈉硫電池在以下幾個方面已經廣泛應用：削峰填谷。在用電低谷期間儲存電能，在用電高峰期間釋放電能滿足需求。鈉硫電池示范項目以這方面的應用為主可再生能源并網。以鈉硫電池配套風能、太陽能發(fā)電并網，可以在高功率發(fā)電的時候儲能，在高功率用電的時候釋能，提高電能質量；鈉硫電池1010ppt課件獨立發(fā)電系統(tǒng)。用于邊遠地區(qū)、海島的獨立發(fā)電系統(tǒng)，通常和新能源發(fā)電相結合；工業(yè)應用。企業(yè)級用戶在采用鈉硫電池夜間充電、白天放電以節(jié)省電費的同時，還同時能夠提供不間斷電源和穩(wěn)定企業(yè)電力質量的作用；輸配電領域。用于提供無功支持、緩解輸電阻塞、延緩輸配電設備擴容和變電站內的直流電源等，提高配電網的穩(wěn)定性，進而增強大電網的可靠性和安全性（5）全釩液流電池全釩液流電池是一種以釩為活性物質呈循環(huán)流動液態(tài)的氧化還原電池。釩電池電能以化學能的方式存儲在不同價態(tài)釩離子的硫酸電解液中，通過外接泵把電解液壓入電池堆體內，在機械動力作用下，使其在不同的儲液罐和半電池的閉合回路中循環(huán)流動，采用質子交換膜作為電池組的隔膜，電解質溶液平行流過電極表面并發(fā)生電化學反應，通過雙電極板收集和傳導電流，從而使得儲存在溶液中的化學能轉換成電能鈉硫電池1111釩電池作為儲能系統(tǒng)使用，具有以下特點：功率大：美國商業(yè)化示范運行的釩電池的功率已達6兆瓦自放電低，在系統(tǒng)處于關閉模式時，儲罐中的電解液無自放電現象；能量效率高，可達75%~80%，性價比非常高；釩電池的活性物質存在于液體中，電解質離子只有釩離子一種，故充放電時無其它電池常有的物相變化，電池使用壽命長；充、放電性能好，可深度放電而不損壞電池.還有響應速度、快安全性高、成本低、選址自由度大，占地少，系統(tǒng)可全自動封閉運行，不會產生酸霧，沒有酸腐蝕。全釩液流電池1212釩流電池因其獨特優(yōu)點，使其在許多領域有著廣泛的應用：風力發(fā)電市場；光伏發(fā)電；電網調峰；電動汽車電源；不間斷電源和應急電源；供電系統(tǒng)。正因為全釩液流電池儲能系統(tǒng)擁有諸多優(yōu)勢，有業(yè)內分析人士表示，全釩液流電池技術未來在儲能行業(yè)具備無可估量的發(fā)展?jié)摿?，甚至有可能將改變未來的能源格局。據相關媒體報道，與其他儲能技術相比，全釩液流電池儲能技術因其使用壽命長、規(guī)模大、安全可靠等突出的優(yōu)勢，成為規(guī)模儲能的首選技術之一。2012年，美國制定的儲能技術發(fā)展規(guī)劃已經將全釩液流電池列在首位。全釩液流電池1313中國萬億儲能市場將啟動按照我國《新能源汽車(行情專區(qū))產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和近年來電池行業(yè)數據的測算，釩電池所應用的風電儲能設備和城市調峰儲能設備市場規(guī)模將在11000億元左右，為國家經濟發(fā)展的大趨勢又給釩電池產業(yè)帶來了歷史性機遇。未來，釩電池將引導世界純電動汽車的電池潮流。目前關于釩電池，政府層面與產業(yè)界以及學術界都有共識，均認為釩電池在中國具備發(fā)展前景。首先，中國釩礦資源豐富，擁有核心技術，通過跨國整合，目前中國公司已掌握了世界的釩電池關鍵技術，釩電池的特點也適合中國電網的需求，如壽命長、可重復放電、可靠性高，完全能滿足中國建設智能電網的需求。我國釩儲量占全球釩儲量的35%，居全球第一位；我國釩產量占到全球產量的48%，2010年我國釩產量達到6.15萬噸，優(yōu)越的資源稟賦為我國發(fā)展釩電池產業(yè)創(chuàng)造了得天獨厚的條件。全釩液流電池1414ppt課件2超導磁體儲能

由于超導體電阻為零，能量儲存時的損耗極小，超導儲能的效率可達90%以上，比抽水儲能、飛輪儲能和蓄電池儲能的效率高得多。超導儲能的優(yōu)點主要是功率大、質量輕、體積小、損耗小、反應快等等15超導磁體儲能優(yōu)越性：可長期無損耗地儲存能量，其轉換效率超過90%?？赏ㄟ^采用電力電子器件的變流技術實現與電網的連接，響應速度快（毫秒級）；除了真空和制冷系統(tǒng)外沒有轉動部分，使用壽命長；由于其儲能量與功率調制系統(tǒng)的容量可獨立地在大范圍內選取，因此可將超導儲能系統(tǒng)建成所需的大功率和大能量系統(tǒng)。超導儲能的主要缺點明顯，這些不足限制了它的產業(yè)化和應用：①超導材料的臨界溫度還有待提高;②超導材料的價格還比較高，有的比常規(guī)材料高幾十倍甚至上百倍;③超導技術所應用的低溫制冷系統(tǒng)的制備還比較復雜，且制冷機的免維護壽命較短。超導磁體儲能1616ppt課件3超級電容器儲能超級電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時又具有電池的儲能特性。超級電容器是通過電極與電解質之間形成的界面雙層來存儲能量的新型元器件。

17ppt課件與蓄電池和傳統(tǒng)物理電容器相比，超級電容器的特點主要體現在：功率密度高。功率密度高，可達300W/KG~5000W/KG，相當于電池的5~10倍，遠高于蓄電池的功率密度水平；循環(huán)壽命長。在幾秒鐘的高速深度充放電循環(huán)50萬次至100萬次后，超級電容器的特性變化很小，容量和內阻僅降低10%～20%；工作溫限寬；免維護。通過電子或離子的定向排列造成電荷的對峙而產生的；當將兩極與外電路連通時，電極上的電荷遷移而在外電路中產生電流，溶液中的離子遷移到溶液中呈電中性，這便是雙電層電容的充放電原理。18儲能電站19儲能電站20近年來隨著工業(yè)的發(fā)展，儲能技術在電網中的作用也越來越明顯，儲能電站的設計和運行就顯得尤為重要，儲能電站設計上主要著重3個方面。成本：如何優(yōu)化布線，提高設備的轉換效率，降低用電損耗來降低度電成本；壽命：如何設計提高電站的使用壽命；運維：占地面積大小，電池等設備龐大，監(jiān)控信息多雜，如何才能提高運維的管理水平。部分儲能電站設計標準見左表儲能電站建設相關標準儲能電站設計標準（國內）儲能電站21儲能電站電池選型及測試標準

當電網出現大功率缺額，有功支撐能力不足時，需配置儲能，電網側儲能的主要作用是提升電網安全穩(wěn)定水平，以提高電力系統(tǒng)整體經濟性為目標，按照統(tǒng)一規(guī)劃、有序建設的原則進行合理配置，在某些峰谷差較大的電網中，尖峰負荷數值較大，但持續(xù)時間較短，電源和電網的利用效率降低。儲能可提高尖峰負荷時段的電網供電能力，減少為滿足尖峰負荷而新增的電網和電源投資。在儲能接入電網或者配電網的時候，無論是分布式儲能還是其余形式的儲能需要一定的規(guī)范讓電網可以有效、安全的運行。做表為部分儲能系統(tǒng)接入電網需遵循的標準。儲能電站22儲能電站接入電網標準

當電網出現大功率缺額，有功支撐能力不足時，需配置儲能，電網側儲能的主要作用是提升電網安全穩(wěn)定水平，以提高電力系統(tǒng)整體經濟性為目標，按照統(tǒng)一規(guī)劃、有序建設的原則進行合理配置，在某些峰谷差較大的電網中，尖峰負荷數值較大，但持續(xù)時間較短，電源和電網的利用效率降低。儲能可提高尖峰負荷時段的電網供電能力，減少為滿足尖峰負荷而新增的電網和電源投資。在儲能接入電網或者配電網的時候，無論是分布式儲能還是其余形式的儲能需要一定的規(guī)范讓電網可以有效、安全的運行。右表為部分儲能系統(tǒng)接入電網需遵循的標準。儲能電站23相關案例：山西朔州老千山風場儲能項目該電場位于山西省右玉縣老千山，發(fā)電場內加裝鋰電池儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)通過升壓變壓器進行統(tǒng)一升壓后接入風電場35kV母線，儲能系統(tǒng)的作用主要是平滑風電場出力波動。10MW儲能系統(tǒng)安裝于電廠東側，每個集裝箱規(guī)模為1MW/1MWh，每兩個儲能系統(tǒng)間隔2.2m。400V升35kV變壓器安裝在集裝箱北側，兩個集裝箱共用一個變壓器，單個變壓器規(guī)格為2MW。采用的集裝箱儲能系統(tǒng)是模塊化1MW/1MWh集裝箱，每個儲能集裝箱內布局圖如右圖所示，儲能集裝箱的主要組成部分為：電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)（ProcessControlSystemPCS）、輔助系統(tǒng)。電池系統(tǒng)采用的磷酸鐵鋰電池。電池箱內部通過2個電芯串聯、8個電芯并聯組成，28個這樣的電池箱構成電池組。功率輸出通過主控制箱進行，3個電池組形成一個電池堆，并串聯一個PCS，實現對電芯的管理。儲能電站24相關案例：山西朔州老千山風場儲能項目儲能電站25相關案例：山西朔州老千山風場儲能項目系統(tǒng)接線示意圖儲能電站26儲能電站相關消防標準電化學儲能電站設計規(guī)范GB51048-2014預制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站消防技術規(guī)范T/CEC373-2020NFPA855-2020儲能電站27電化學儲能電站設計規(guī)范GB51048-2014建筑防火鈉硫電池室隔墻耐火極限不應低于4.00h，其他電池室隔墻耐火極限不應低于3.00h；隔墻上除開向疏散走道及室外的疏散門外不應開設其他門窗洞口；當必須開設觀察窗時，應采用甲級防火窗；隔墻上有管線穿過時，管線四周空隙應采用不燃材料填密實電池室、控制室的室內裝修材料的燃燒性能等級不應低于A級。儲能電站28電化學儲能電站設計規(guī)范GB51048-2014消防保護電站內建筑物滿足耐火等級不低于二級，體積不超過3000m3，且火災危險性為戊類時，可不設消防給水（其他要設）；電站消防給水量應按火災時最大一次室內和室外消防用水量之和計算；建筑物滅火器配置應符合現行國家標準《建筑滅火器配置設計規(guī)范》GB?50140的有關規(guī)定，電池室危險等級應為嚴重危險級；鈉硫電池室應配置砂池，鋰電池室宜配置砂池。單個砂池容量不應小于1m3，最大保護距離為30m；主控通信室、配電裝置室、繼電器室、電池室、PCS室、電纜夾層及電纜豎井應設置火災自動報警系統(tǒng)；電池室宜配置感煙或吸氣式感煙探測器。對于可能產生可燃氣體的電池，電池室宜裝設可燃氣體報警裝置；火災探測及消防報警的設計應符合現行國家標準《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50116的規(guī)定。儲能電站29預制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站消防技術規(guī)范T/CEC373-2020建筑防火預制艙式儲能電站中建（構）筑物的耐火等級不應低于二級；預制艙式儲能電站內，電池預制艙應集中布置，與其他功能區(qū)域分開，與站內其他建（構）筑物、設備的防火間距不應小于表1的規(guī)定，與站外其他建（構）筑物的防火間距應符合GB50016和GB51048的規(guī)定；儲能電站30建筑防火電池預制艙應單層布置。電池預制艙之間的防火間距，長邊端不應小于3m，短邊端不應小于4m；當采用防火墻時，防火間距不限。防火墻長度、高度應超出預制艙外廓各1m；預制艙式儲能電站應設置圍墻。圍墻與電池預制艙的間距不宜小于5m；當小于5m時，應采用實體圍墻，高度不低于電池預制艙外廓消防保護預制艙式儲能電站應設置消防給水系統(tǒng)：消火栓滅火系統(tǒng)的火災延續(xù)時間不應小于3.00h；預制艙式儲能電站室外消火栓系統(tǒng)設計：消火栓設置數量應符合滅火救援要求，同時使用消防水槍數量不應少于4支，消火栓用水量不應小于20L/s；配電裝置區(qū)域附近應配備噴霧水槍；電池預制艙內應設置細水霧、氣體等固定自動滅火系統(tǒng)；當電池預制艙內采用細水霧滅火系統(tǒng)時，應符合GB50898的規(guī)定；電池預制艙外應設置手動火災報警按鈕，艙內應設置可燃氣體探測器、感溫探測器和感煙探測器，每種探測器不應小于2個。探測器應安裝在預制艙中間走道頂部，間距不大于4m；火災自動報警及其聯動控制系統(tǒng)在接收到可燃氣體告警信號或（和）火災報警信號后，應根據既定防火和滅火策略，自動啟動滅火系統(tǒng)儲能電站31消防保護預制艙式儲能電站消防供電設計應符合一級消防供電的要求；火災自動報警系統(tǒng)、固定式自動滅火系統(tǒng)等重要消防用電設備的電線電纜選擇和敷設應滿足火災時連續(xù)供電的要求，電線電纜均應選用銅芯耐火或阻燃電纜；電池預制艙內噴水滅火系統(tǒng)管路應可靠接地；電力設備接地設計應符合GB/T50065的規(guī)定；建（構）筑物防雷設計應符合GB50057的規(guī)定；滅火器配器應符合GB50140的規(guī)定，宜設置在艙外設備區(qū)；預制艙、電池架、隔板等線纜開孔部位應采用防火堵料封堵嚴密。電纜防火封堵應符合DL/T5707的規(guī)定；預制艙式儲能電站站區(qū)圍墻處可設一個供消防車輛進出的出口。站區(qū)內宜設置環(huán)形消防車道，如確有困難時應設置回車場。消防車道其他要求還應符合GB50016的相關規(guī)定。儲能電站32NFPA855-2020ConstructionESSlocatedoutdoorsshallbe

separatedbyaminimum10ft(3048mm).(4.4.3.3Exceptions)Eachgroupshallbespacedaminimum3ft(914mm)

fromothergroupsandfromwallsinthestorageroomorarea.（4.6.3）ESSelectricalcircuitryshallbewithinweather

proof

enclosuresmarkedwiththeenvironmentalratingsuitableforthetypeofexposurerequiredbyNFPA70;(4.4.3.7.1)Enclosuresshallbeofnoncombustibleconstruction;(4.4.3.7.2)Explosionprevention：Explosionpreventionsystemsdesigned,installed,operated,maintained,andtestedinaccordancewithNFPA69;DeflagrationventinginstalledandmaintainedinaccordancewithNFPA68；（4.12.1）SpillControl：Rooms,buildings,orareascontainingESSwithfreeflowingliquidelectrolyteinindividualvesselshavingacapacityofmorethan55gal(208L)ormultiplevesselshavinganaggregatecapacityexceeding1000gal(3785L)shallbeprovidedwithspillcontroltopreventtheflowofliquidstoadjoiningareas.（4.14.1）儲能電站33NFPA855-2020ProtectionSprinklersystems：Sprinklersystemsshallbedesignedusingaminimumdensityof0.3gpm/ft2(12.2mm/min)basedovertheareaof

theroomor2500ft2(230m2)designarea,whicheverissmaller;(4.11.2.1)AlternateAutomaticFireControlandSuppressionSystems：Theautomaticfirecontrolandsuppressionsystemsshallcomplywiththefollowingstandards,ortheirequivalent,asappropriate：NFPA12/NFPA15/NFPA750/NFPA2001/NFPA2010；（4.11.3）Smokedetectionsystem：AllfireareascontainingESSsystemslocatedwithinbuildingsorstructuresshallbeprovidedwithasmokedetectionsysteminaccordancewithNFPA72；（4.10.1）ExhaustVentilation：Theventilationsystemshallbedesignedtolimitthemaximumconcentrationofflammablegasto25percentofthelowerflammablelimit(LFL)ofthetotalvolumeoftheroom,walk-inunit,enclosure,container,orcabinetduringtheworst-caseeventofsimultaneous“boost”chargingofallthebatteries,inaccordancewithnationallyrecognizedstandards；（4.9.2）Mechanicalexhaustventilationshallbeprovidedatarateofnotlessthan1ft3/min/ft2(5.1L/sec/m2)offloorareaoftheroom,walk-inunit,enclosure,container,orcabinet.(4.9.3)消防保護34儲能電站35儲能電站的火災危險性儲能電站火災危險性主要在于其電池組高度聚集，當電池過充過放、過熱、機械碰撞等內外部因素影響下，容易引起電池隔膜崩潰和內部短路，從而導致熱失控。如果熱失控在電池模組內發(fā)生傳播，會導致系統(tǒng)的火災事故的發(fā)生。電池采用的電解液有機溶劑多為可燃易燃液體，又增加了其發(fā)生火災的隱患。此外，儲能電站電池充放電頻繁、電池梯次利用等自身特點也會在一定程度