12月31日19時許，歷經(jīng)11小時緊張操作，國內(nèi)首座大型構(gòu)網(wǎng)型儲能電站——湖北荊門新港儲能電站工程成功送電、并網(wǎng)運(yùn)行。

項目位于荊門市沙洋縣工業(yè)園區(qū)新港大道和工業(yè)十二路交匯處，總?cè)萘?0兆瓦/100兆瓦時，其中一期投產(chǎn)12.6兆瓦/26.8兆瓦時。該項目由國網(wǎng)湖北電力、國網(wǎng)湖北綜合能源公司負(fù)責(zé)項目建設(shè)管理，國網(wǎng)荊門供電公司承擔(dān)建設(shè)任務(wù)，負(fù)責(zé)后期運(yùn)行維護(hù)。

為積極推動沙洋地區(qū)新型電力系統(tǒng)建設(shè)，國網(wǎng)湖北電力試點(diǎn)建設(shè)荊門新港儲能電站。作為構(gòu)網(wǎng)型儲能站先行示范工程，新港儲能站設(shè)計有并網(wǎng)檢測裝置，具備貫量、阻尼控制、一次調(diào)頻、大擾動特性等測試功能，配置16臺PCS升壓一體機(jī)，具備1.5倍/10S的暫態(tài)過載能力，通過部署大型儲能站自主運(yùn)行控制策略，可以獨(dú)立支撐電網(wǎng)，實現(xiàn)對電網(wǎng)側(cè)儲能暫-穩(wěn)態(tài)聯(lián)合控制與自主調(diào)節(jié)，提升區(qū)域電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

全容量投運(yùn)后的該儲能電站將充分發(fā)揮“能量海綿”作用，通過低谷時段充電、高峰時段放電，每天最高可提供約100兆瓦時錯峰電量，極大緩解用電高峰期間的變電站供電壓力，也為迎峰度冬電力保供增添了一份保障。按一戶家庭3千瓦負(fù)荷計算，相當(dāng)于可以同時滿足1萬戶家庭一天的用電需求。

將電能大規(guī)模儲存起來,進(jìn)行靈活穩(wěn)定調(diào)用，一直是電力系統(tǒng)努力的方向。近年來,隨著電池儲能技術(shù)的高速發(fā)展，儲能電站的建設(shè)也在穩(wěn)步開展，如湖北、湖南、江蘇、河南等地均有電池儲能電站并網(wǎng)運(yùn)行。電池儲能作為大規(guī)模儲能系統(tǒng)的重要形式之一，具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等用途。與常規(guī)電源相比，大規(guī)模儲能電站不僅能夠適應(yīng)負(fù)荷的快速變化，使電力系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定，還可以優(yōu)化電源結(jié)構(gòu),實現(xiàn)節(jié)能降耗和綠色環(huán)保，提高總體經(jīng)濟(jì)效益。電站的建成只是開始，如何安全運(yùn)行、維護(hù)電站，實現(xiàn)電站的高效穩(wěn)定運(yùn)行是關(guān)鍵。

電池儲能電站是用大批蓄電池，把谷期中電網(wǎng)富余的電能儲存起來集中高效運(yùn)轉(zhuǎn)，在峰期再重新送回電網(wǎng)，緩解供電緊張局面的設(shè)施。
電力系統(tǒng)中配置電池儲能電站，不僅可以提高電網(wǎng)的調(diào)峰能力，實現(xiàn)深度調(diào)峰，而且具有占地面積 小、反應(yīng)時間快等優(yōu)點(diǎn)，提升了電網(wǎng)的負(fù)荷承載，可為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供重要的支撐。

最常見的儲能電站是抽水型儲能站，但該設(shè)施對場地要求較高,建設(shè)周期較長，因此發(fā)展受到了一定的制約。電池儲能技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，取得了實質(zhì)性的突破，尤其在成本方面。

據(jù)行業(yè)分析，鋰離子電池成本未來會繼續(xù)下降。當(dāng)前電網(wǎng)側(cè)的儲能技術(shù)仍處在發(fā)展中，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化程度低，且構(gòu)成復(fù)雜，雖然發(fā)展前景可觀，但道阻且長，尤其是電池儲能電站的現(xiàn)場運(yùn)行、維護(hù)、檢修及在線監(jiān)測技術(shù)，仍需不斷完善，以確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

儲能電池及管理系統(tǒng)組成

電能儲存的方式主要分為 4 種:電池型儲能、電感器型儲能、電容器型儲能和其他類型儲能。電池型儲能相較于其他類型,具有容量大、安裝便捷、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，在儲能系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。

儲能電池主要用于調(diào)峰調(diào)頻電力輔助服務(wù)、 可再生能源并網(wǎng)、微電網(wǎng)等領(lǐng)域。絕大多數(shù)儲能裝置無需移動，因此儲能用鋰離子電池對于能量密度并沒有太高的要求。

對于電池材料，要注意膨脹率、能量密度、電池材料性能均勻性等，以追求整個儲能設(shè)備的長壽命和低成本以及安全性，這里就需要儲能安全監(jiān)測系統(tǒng)的參與。

儲能電站的監(jiān)測系統(tǒng)包括電池、BMS、PCS、空調(diào)、消防、安防、氣體監(jiān)測和其他設(shè)備等，數(shù)字技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等高新技術(shù)的發(fā)展，為儲能電站的監(jiān)控系統(tǒng)提供了技術(shù)支撐。借助數(shù)據(jù)信息的力量，實時監(jiān)控電站狀態(tài)，并多途徑實時通知，可幫助工作人員快速預(yù)警、排除故障，實現(xiàn)少人值守甚至無人值守。

準(zhǔn)確監(jiān)測要基于靈敏的感知能力，因此BMS內(nèi)每個區(qū)域需要設(shè)置了傳感器。此外，還對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行實時診斷和校驗，一旦出現(xiàn)異常，會啟動故障報警，以確保 BMS 的感知能力始終處于靈敏狀態(tài)。

電池儲能電站中安全預(yù)警的氣體傳感器
電池儲能電站的整體運(yùn)行管理是一個系統(tǒng)工程，需要不斷積累運(yùn)行數(shù)據(jù)，不僅是對核心組件的監(jiān)測管理，還包括儲能電站內(nèi)其他相關(guān)設(shè)備的安全巡檢，如突發(fā)事故及火災(zāi)處理，高壓斷路器、電流互感器、電力電纜、開關(guān)柜等設(shè)備的安全監(jiān)測及維護(hù)。

這些非核心組件的安全運(yùn)行管理，對電池儲能電站的整體運(yùn)行同樣具有不可忽視的作用。實際工作中，傳統(tǒng)的依靠人工進(jìn)行巡檢及運(yùn)維的方式很難提高工作效率，因此智能化的線上運(yùn)維和實時監(jiān)測系統(tǒng)不斷被普及運(yùn)用。

智能監(jiān)測終端可適配多種傳感器，傳感器接收到的環(huán)境信息的電信號，通過無線或有線通訊網(wǎng)絡(luò)組合成整站監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成分布式監(jiān)測系統(tǒng)。

以其中的氣體傳感器為例，電池柜中鋰離子電池能量密度高，其電解液的溶劑通常為有機(jī)碳酸酯類化合物，具有閃點(diǎn)低、化學(xué)活性高和極易燃燒的特點(diǎn)。

由于集裝箱內(nèi)的鋰離子電池采用集成化設(shè)計，由于其化學(xué)特性，容易產(chǎn)生H2富集，當(dāng)某一組鋰電池發(fā)生熱失控后，會對周圍的電池產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱沖擊，造成熱失控蔓延，同時生成大量烷烴類可燃?xì)怏w，可能發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)甚至爆炸事故。

在起火燃燒時也會產(chǎn)生CO及CO2氣體和煙霧粉塵，嚴(yán)重危害人體健康，因此可以通過監(jiān)測這些氣體種類來進(jìn)行安全預(yù)警。

電化學(xué)儲能電站火災(zāi)早期探測和安全預(yù)警

在電池火災(zāi)前期，進(jìn)行有效準(zhǔn)確地探測并預(yù)警，采取相應(yīng)的消防手段，防止火災(zāi)的進(jìn)一步蔓延。在安全閥打開前，應(yīng)做好電池故障診斷工作，及早進(jìn)行預(yù)警。當(dāng)電池安全閥打開時，會產(chǎn)生大量的氣體和煙霧，如CO的體積分?jǐn)?shù)可以從2.4×10-6迅速增加至190×10-6。

此外，釋放氣體如CO2、CH4、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）等，在安全閥打開時都有明顯的增加，因此，可以通過相關(guān)的氣體傳感器，再配合煙霧傳感器、火災(zāi)探測器、溫度傳感器等，根據(jù)電站電池的熱失控特性，設(shè)定相應(yīng)的預(yù)警閾值，將多種特征參數(shù)進(jìn)行耦合，當(dāng)不同傳感器參數(shù)達(dá)到所設(shè)閾值時，發(fā)出警報，實現(xiàn)鋰離子電池火災(zāi)早期探測和預(yù)警，并根據(jù)警報采取相應(yīng)的控制措施，防止鋰離子電池火災(zāi)的進(jìn)一步擴(kuò)大。

此外，應(yīng)根據(jù)量程和靈敏度，選取適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱吞綔y器，同時設(shè)置冗余系統(tǒng)，保證電站火災(zāi)早期探測和預(yù)警裝置的準(zhǔn)確響應(yīng)。

我們可以從動力鋰電池?zé)崾Э貢r產(chǎn)生的大量氣體入手，鋰離子電池?zé)崾Э氐臅r候，電池內(nèi)部會有大量的一氧化碳釋放出來。一氧化碳不僅是易燃易爆的氣體，更可以與人體內(nèi)的血紅蛋白結(jié)合，使其失去與氧氣結(jié)合的能力，從而導(dǎo)致我們?nèi)毖跎踔林舷ⅰＫ晕覀兛梢酝ㄟ^檢測一氧化碳的濃度來判斷電池?zé)崾Э亍Ｔ谶@里工采網(wǎng)給大家推薦一款紐扣式一氧化碳傳感器（CO傳感器）TGS5141：

TGS5141一氧化碳傳感器CO傳感器是費(fèi)加羅研發(fā)的可電池驅(qū)動的電化學(xué)式傳感器，使用一個特殊的電極取代了儲水器，由于去除了TGS5042中使用的儲水器，TGS5141與TGS5042相比，其外形尺寸縮減到只有后者的10％大小。非常適用于高集成電子產(chǎn)品，對CO的靈敏度高、將CO濃度線性輸出，設(shè)計方便，自帶出廠預(yù)標(biāo)定靈敏度系數(shù)，方便用戶使用與性能追溯，壽命長達(dá)10年以上。

畢竟是事關(guān)我們的生命安全，對于精度還是有要求的，測量不準(zhǔn)的話又怎么能給出正確的警報呢？TGS5141輸出電流與一氧化碳濃度之間在0～1，000ppm范圍內(nèi)顯示了± 5％以內(nèi)偏差的較高直線性。不同濃度CO對應(yīng)的輸出電流可以參考下圖。

同時我們也要關(guān)注傳感器的長期穩(wěn)定性，這就要求傳感器壽命足夠長，更要求傳感器輸出長期穩(wěn)定，不然會使報警值改變，造成早報晚報甚至不報等情況了。TGS5141的壽命長達(dá)十年以上，長期穩(wěn)定性也是十分優(yōu)秀，可以參考下圖。（Y軸顯示的是在任何時間點(diǎn)300ppm一氧化碳中的輸出電流（I）和測試第一天300ppm一氧化碳中的輸出電流（Io）的比值。）

儲能電站內(nèi)會有各種各樣的氣味，要是傳感器抗干擾性不好的話，也是很容易造成誤報的，所以這個傳感器要求對CO靈敏度高，對其他氣體的靈敏度越低越好。TGS5141就很好，對大部分氣體的靈敏度都是非常低的，對CO靈敏度又很高的，見下圖。

并且考慮到電站內(nèi)的溫度范圍是比較寬廣的，基本所有傳感器受溫度的影響又是比較明顯的，所以廠家針對TGS5141做出了溫度補(bǔ)償系數(shù)表，OEM客戶可以直接利用補(bǔ)償系數(shù)對傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而使傳感器在不同溫度下也能有高精度的輸出。補(bǔ)償系數(shù)見下圖。

由此可見TGS5141是一款十分優(yōu)秀的CO傳感器，性能優(yōu)異、質(zhì)量可靠，可以為我們的生命財產(chǎn)安全添加一層保障。

隨著電開關(guān)柜中SF6氣體絕緣的電氣設(shè)備數(shù)量的日趨增多，純凈的六氟化硫氣體是無毒的，但在大電流開斷時，由于強(qiáng)烈的電弧放電會產(chǎn)生一些含硫的低氟化物。這些物質(zhì)反應(yīng)能力較強(qiáng)，當(dāng)有水和氧氣時又會與電極材料、水份進(jìn)一步反應(yīng)，從而分解產(chǎn)生有毒或劇毒氣體。這些有毒氣體主要損害人體的呼吸系統(tǒng)，中毒后會出現(xiàn)類似于感冒、皮膚過敏、惡心心嘔吐、疲勞等不良反應(yīng)，吸入劑量大時，會出現(xiàn)更加嚴(yán)重的后果。SF6氣體絕緣的電氣設(shè)備漏氣現(xiàn)象仍是難以避免和徹底杜絕的常見問題，還是需要添加SF6傳感器來監(jiān)測漏氣問題。

《電業(yè)安全工作規(guī)程》特別規(guī)定，裝有SF6設(shè)備的配電室須保證SF6濃度小于1000ppm，配電室除了要裝設(shè)強(qiáng)力通風(fēng)裝置外，還必須安裝能報警的氧氣檢測儀和SF6氣體濃度檢測報警器等監(jiān)測裝置。氧氣檢測儀和SF6氣體濃度檢測報警器中檢測氧氣濃度、SF6氣體濃度的核心元器件是氧氣傳感器和SF6傳感器，工采網(wǎng)推薦的日本FIGARO氧氣傳感器KE-25/KE-25F3GS 氧氣傳感器KE系列是一種獨(dú)特的、日本于1985年開發(fā)成功的原電池式氧氣傳感器。其顯著特點(diǎn)是使用壽命長，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，而且不易受CO2的干擾與影響。 *電化學(xué)工作原理，檢測范圍：0~100%O2，精度：1%FS，響應(yīng)時間：約15秒，空氣中輸出信號：10~15.5mV，使用壽命：5年。

意大利 N.E.TSF6傳感器NDIR傳感器IFP32-SF6M-NCVSP，IR 系列紅外氣體傳感器使用 NDIR 技術(shù)來監(jiān)測 SF6 的存在。該技術(shù)基于的原理是：氣體在紅外光譜中具有獨(dú)特的、定義明確的光線吸收曲線，可以用來識別特定氣體。氣體濃度可以通過使用適當(dāng)?shù)募t外光源，并分析光路中氣體吸收的能量來得出。其信號線性化和溫度補(bǔ)償很適合對 IR 技術(shù)沒有專門了解的儀器制造商。

總之，電池儲能電站整體運(yùn)營管理的智能化手段離不開傳感器的參與，數(shù)字化運(yùn)維系統(tǒng)也在不斷開發(fā)和進(jìn)步。合理的運(yùn)維管理方式不僅能規(guī)避安全風(fēng)險，還可以延長電站的壽命，助力儲能電站的整體運(yùn)行管理，推動儲能電站管理規(guī)范化、高效化、便捷化發(fā)展。

審核編輯黃昊宇