Page 207 - 电气工程与电力系统自动控制

第六章 储能技术的有关应用探究

管理风险的关键。储能系统电池发生安全事故主要受内部和外部因素的影响。内
部因素主要是电池电芯内短路，过充过放，环境温度、湿度超限等电池滥用情况
导致电池温度和压力升高；外部因素主要是针刺、挤压、内短路等电池损坏导致
电芯内短路。

2. 控制参数可测
目前电芯的生产制造工艺决定了电池个体之间必然存在开路电压、内阻特
性、容量等特征参数差异，特别是随着电池的老化，各个电池之间的特征参数差
异会越来越大，极易引起过充。因此，需要测量单体电芯的特征参数，研究过充

导致电芯发生热失控过程中每个单体的电压、电流、温度、压力等特征参数的变
化过程，分析各个参数持续的时间、参数跃变、显著性变化与状态变化的关系等，
为制定安全控制策略提供依据。
3. 系统安全可控

储能系统安全事故发生过程可分为预防和控制两个阶段。预防阶段要防止
电池滥用、防止产生易燃废气、防止发生热失控；控制阶段要控制热失控起火后
的火势蔓延。（1）电池滥用。在电池使用过程中因滥用造成电池损坏，从而导
致电池温度和压力升高。（2）产生易燃气体。随着电池温度和压力的升高，易

燃气体从电池中排出，此时是采取措施避免热失控和火灾的关键点。（3）热失控。
热失控标志着防护区域的尽头和遏制区域的开始，温度迅速上升几百度，并产生
烟雾。这一节点意味着灾难性的失败迫在眉睫。（4）起火。电池在热失控后开
始起火。大部分锂电池机架的结构按照最大程度地提高电池的密度设计，但也因

此会导致火势迅速蔓延，火势极易转移到相邻的电池和建筑材料上，并将变得无
法控制。分析上述 4 个过程可以发现，早期干预是防止热失控的理想阶段。在理
想情况下，应在预防阶段进行控制，需要在第 1 或第 2 过程给予有效检测，并及
时断开发生故障的电池，方可避免火灾危险。此外，在部分储能系统设计时，为

防止电池组级间热传导或者火灾事故传导导致事故面扩大，需采用加装隔热、防
火层方式阻断和抑制事故传导，但在加装后又会产生新的矛盾，一方面间隔加厚、
体积增大，另一方面电池组要求散热、冷却良好，同时实现良好的隔热和冷却功
能存在困难。因此，在热失控扩展和抑制方面，要综合考虑安全保护设计和运行

管理两个方面并进行平衡分析。目前，主流的程控方式是“先并后串”电池组合
方式，其防止过充最好的方式是选择与最小容量的单体电池一致的容量，这会造

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