洞察电池储能速增长，安全问题不容忽视

五连环画

在各国大力推进碳中和的背景下，电池储能是现绿色低碳的比较有效途径，电池储能市场也迎来了新的转折点。自能源储存产业发展被列入议程以来，能源储存电池市场呈现指数增长趋势，甚至电池能源储存市场供应短缺，随着电池能源储存系统安装的增加，宁德时代、航空锂电池、比亚迪等电池企业也在能源储存应用板块，迎接万亿市场的到来。过去几年，全球智能手机市场迅速扩张，预计未来仍有一定增量，以手机为代表的终端电子产品出货量的增长对被动元器件销量提升有积极带动作用。

电池储能速增长，安全问题不容忽视


电池储能的速发展对于建设新型绿色能源、B340LB-13现碳中和目标具有积极意义。然而，安全问题似乎已成为限制电池储能产业发展的主要因素。据不完全统计，2022年全球储能火灾事故近30起，电池储能安全形势十分严峻。在造成巨大经济损失的同时，也带来了血泪的教训。


2022年4月16日，位于北京市丰台区的国轩福威斯光储充电供电有限变电室发生突发火灾，北楼发生爆炸。据北京消防警报报道，由于储能电站南楼电池储能柜发生突发火灾，火灾涉及北楼，造成两消防员牺牲，一值班员工死亡，一消防员受伤。事故发生后，经过现场调查和模拟事故过程等多次论证，得出结论，爆炸事故是由电池热失控引起的。


今年年初，1月12日和17日，韩国发生了两起储能电站火灾事故。在蔚山南区SK能源发生火灾后的第五天，庆尚北道军威县牛宝县新谷的太阳能发电厂发生了突发火灾。经鉴定，火灾的初始起火点是工厂内的电池储能设备。同样，火灾也是由储能电池内热失控引起的。


如今，储能项目越来越多，项目规模也越来越大。电池储能的安全性能和可靠性正面临着许多问题和考验。如何解决储能安全问题


如何解决电池储能安全问题


在电池储能系统中，降低火灾风险比较有效的方法是在电池组的电路中添加电池温度、电流和电压的感知系统，并管理异常状态这通常被称为BMS电池管理系统。


BMS集成了温度传感器、电流传感器和电压传感器等对电池状态的感知元件。在电池储能应用中，温度传感器主要负责电池温度变化的感知。当电池温度达到一定阈值时，BMS会自动终止电池的充放电操作；电流传感器主要负责感知电池电流的变化，BMS可以判断电池储能系统是否短路；电压传感器主要负责监测电池电压变化，方便BMS判断电池当前电量，避免过充。增加种传感器的比较终目的是现电池的热管理，避免电池热失控，提高电池储能系统的安全性和可靠性。


TDK动力电池温度传感器


此前，TDK推出了温度传感器B58703M103A，以避免汽车动力电池热失控。


TDK推出的传感器可以满足在-40℃到150℃的极端环境中的应用。同时，为了提高传感器的可靠性和使用寿命，TDK还将温度传感器的短耐受温度提高到200℃。同时，传感器还通过了汽车储能的化学和机械冲击试验，使用寿命达到LV124标准，电阻达到LV123H3水平，相当于25VDC。异的电气特性进一步降低了传感器在汽车生命周期中的损坏率，现了汽车动力电池的长期稳定温度监测。


在传感器的连接部分，TDK采用外部双绞线设计，减少PCB上的电路铺设，提高EMC性能。传感器固定部分采用铜合金环设计，化学活性低，简化传感器安装难度，提高元件的热耦合能力，防止腐蚀。


TI电流、电压、温度监测传感器


在电流和电压监测方面，TI还推出了高精度数字功率监测器INA229-Q1。芯片集成了电流、电压、温度测量等功能。


在电流监测方面，TI专门为芯片设计了20个位置的←-←ADC，以提高信号采样率。为了进一步化测量过程中产生的噪声，ADC的转换时间可根据际应用在50μ至412内选择，采样平均值在1至1024之间。同时，芯片还支持-03V至+85V电阻分流器传感元件测量±16384V或±4096V的全程差输入，采样精度在±05%以内。在温度测量方面，该片集成了一个用于裸片温度测量的温度传感器，测量误差值在±1℃之间。


为了尽可能减少环境因素造成的测量结果误差，TI在芯片研发阶段增加了低温漂移和增益漂移设计。由于极低的失调电压和噪声，芯片可以用于MA到KA的宽电流应用，芯片不会因为电流测量范围较宽而产生额外的电能损失。同时，基于芯片输入电流偏差较低的特点，具有较大的电流检测电阻，可现更高精度的电流变化测量，测量精度可达到微安级。


结语


在碳中和和碳峰值的政策背景下，在高比例可再生能源的消耗压力下，新能源在电力系统中的地位不断提高，电池储能的发展也被列入议程。储能电站的频繁火灾使各行各业对储能安全的关注达到了一个新的高度。为了避免电池热失控、温度、电流失控、温度、电流和电压传感器的使用至关重要。