近年來，在全球能源危機以及碳中和目標下清潔能源將逐步替代傳統化石能源，風電、光伏發(fā)電等成為清潔能源的重要組成部分。在各種能更替過程中，特別是新型電力系統中，儲能成為至關重要的一環(huán)。儲能是新能源消納以及電網安全的重要保障，市場需求空間廣闊。鋰電池作為儲能常見的介質，要求儲能企業(yè)在儲能及釋能的過程中，安全方面十分的重視，在對于氣體濃度的監(jiān)測上顯得至關重要。
什么是儲能？
儲能是通過介質或設備把能量存儲起來，在需要時再釋放出來的過程，是一種電網供需平衡技術。傳統“剛性"電力系統電能“源—荷"瞬時動態(tài)平衡的法則越來越難以為繼，未來電力系統必須具備足夠的“柔性"以適應高比例可再生能源的新常態(tài)。在這一轉變過程中，儲能因其具有將電能的生產和消費從時間和空間上分隔開來的能力，成為未來高比例可再生能源電力系統的關鍵支撐技術之一。新能源在電力系統中的占比低于20%時，現有的調峰電廠（燃氣、水力發(fā)電廠）可應付間歇性新能源供電波動；但大于這個比例時，就需要用到供需平衡技術，包括儲能、需求側管理、電網互聯。儲能可很好地解決可再生能源引入的挑戰(zhàn)，因此在新型電力系統中具有重要地位。一方面，可解決風光出力高峰與負荷高峰錯配的難題，通過削峰填谷，增加谷負荷以促進可再生能源的消納，減少峰負荷以延緩容量投資需求。另一方面，可解決風光出力隨機性和波動性帶來的頻率穩(wěn)定難題，尤其是電化學等響應速度較快的新型儲能，能提供調頻服務提高電網可靠性。
電池儲能項目中氣體監(jiān)測
鋰電池在快速充電或放電使用過程中長期連續(xù)運行，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碳酸酯類化合物，具有閃點低、化學活性高和極易燃燒的特點。
由于儲能項目集裝箱內的鋰離子電池采用集成化設計，由于其化學特性，容易產生H2富集，當某一組鋰電池發(fā)生熱失控后，會對周圍的電池產生強烈的熱沖擊，造成熱失控蔓延，同時生成大量烷烴類可燃氣體，可能發(fā)生嚴重的火災甚至爆炸事故。
在起火燃燒時也會產生CO及CO2氣體和煙霧粉塵，嚴重危害人體健康，因此可以通過監(jiān)測這些氣體種類來進行安全預警。
電化學儲能項目安全監(jiān)測中氣體檢測
在電池火災前期，進行有效準確地探測并預警，采取相應的消防手段，防止火災的進一步蔓延。在安全閥打開前，應做好電池故障診斷工作，及早進行預警。當電池安全閥打開時，會產生大量的氣體和煙霧，如CO的體積分數可以從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，可以通過相關的氣體傳感器，再配合煙霧傳感器、火災探測器、溫度傳感器等，根據電站電池的熱失控特性，設定相應的預警閾值，將多種特征參數進行耦合，當不同傳感器參數達到所設閾值時，發(fā)出警報，實現鋰離子電池火災早期探測和預警，并根據警報采取相應的控制措施，防止鋰離子電池火災的進一步擴大。
此外，應根據量程和靈敏度，選取適當的傳感器和探測器，同時設置冗余系統，保證電站火災早期探測和預警裝置的準確響應。
我們可以從動力鋰電池熱失控時產生的大量氣體入手，鋰離子電池熱失控的時候，電池內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，更可以與人體內的血紅蛋白結合，使其失去與氧氣結合的能力，從而導致我們缺氧甚至窒息。所以我們可以通過檢測一氧化碳的濃度來判斷電池熱失控。
儲能項目隨著電開關柜中SF6氣體絕緣的電氣設備數量的日趨增多，純凈的六氟化硫氣體是無毒的，但在大電流開斷時，由于強烈的電弧放電會產生一些含硫的低氟化物。這些物質反應能力較強，當有水和氧氣時又會與電極材料、水份進一步反應，從而分解產生有毒或劇毒氣體。這些有毒氣體主要損害人體的呼吸系統，中毒后會出現類似于感冒、皮膚過敏、嘔吐、疲勞等不良反應，吸入劑量大時，會出現更加嚴重的后果。SF6氣體絕緣的電氣設備漏氣現象仍是難以避免和杜絕的常見問題，還是需要添加SF6檢測儀來監(jiān)測漏氣問題。
