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，總容量50兆瓦/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責項目建設管理，國網(wǎng)荊門供電公司承擔建設任務，負責后期運行維護。

為積極推動沙洋地區(qū)新型電力系統(tǒng)建設，國網(wǎng)湖北電力試點建設荊門新港儲能電站。作為構網(wǎng)型儲能站先行示范工程，新港儲能站設計有并網(wǎng)檢測裝置，具備貫量、阻尼控制、一次調頻、大擾動特性等測試功能，配置16臺PCS升壓一體機，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行控制策略，可以獨立支撐電網(wǎng)，實現(xiàn)對電網(wǎng)側儲能暫-穩(wěn)態(tài)聯(lián)合控制與自主調節(jié)，提升區(qū)域電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

全容量投運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3千瓦負荷計算，相當于可以同時滿足1萬戶家庭一天的用電需求。

將電能大規(guī)模儲存起來,進行靈活穩(wěn)定調用，一直是電力系統(tǒng)努力的方向。近年來,隨著電池儲能技術的高速發(fā)展，儲能電站的建設也在穩(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，具有調峰、填谷、調頻、調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負荷的快速變化，使電力系統(tǒng)的運行更加安全、穩(wěn)定，還可以優(yōu)化電源結構,實現(xiàn)節(jié)能降耗和綠色環(huán)保，提高總體經(jīng)濟效益。電站的建成只是開始，如何安全運行、維護電站，實現(xiàn)電站的高效穩(wěn)定運行是關鍵。

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轉，在峰期再重新送回電網(wǎng)，緩解供電緊張局面的設施。
電力系統(tǒng)中配置電池儲能電站，不僅可以提高電網(wǎng)的調峰能力，實現(xiàn)深度調峰，而且具有占地面積 小、反應時間快等優(yōu)點，提升了電網(wǎng)的負荷承載，可為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供重要的支撐。

最常見的儲能電站是抽水型儲能站，但該設施對場地要求較高,建設周期較長，因此發(fā)展受到了一定的制約。電池儲能技術經(jīng)過多年的發(fā)展，取得了實質性的突破，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。當前電網(wǎng)側的儲能技術仍處在發(fā)展中，標準化、規(guī)范化程度低，且構成復雜，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)場運行、維護、檢修及在線監(jiān)測技術，仍需不斷完善，以確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

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，在儲能系統(tǒng)中應用較廣。

儲能電池主要用于調峰調頻電力輔助服務、 可再生能源并網(wǎng)、微電網(wǎng)等領域。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、消防、安防、氣體監(jiān)測和其他設備等，數(shù)字技術、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等高新技術的發(fā)展，為儲能電站的監(jiān)控系統(tǒng)提供了技術支撐。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警、排除故障，實現(xiàn)少人值守甚至無人值守。

準確監(jiān)測要基于靈敏的感知能力，因此BMS內(nèi)每個區(qū)域需要設置了傳感器。此外，還對監(jiān)測結果進行實時診斷和校驗，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警的氣體傳感器
電池儲能電站的整體運行管理是一個系統(tǒng)工程，需要不斷積累運行數(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)其他相關設備的安全巡檢，如突發(fā)事故及火災處理，高壓斷路器、電流互感器、電力電纜、開關柜等設備的安全監(jiān)測及維護。

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

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)絡組合成整站監(jiān)測網(wǎng)絡，構成分布式監(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。

由于集裝箱內(nèi)的鋰離子電池采用集成化設計，由于其化學特性，容易產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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。

電化學儲能電站火災早期探測和安全預警

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(chǎn)生大量的氣體和煙霧，如CO的體積分數(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(jù)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(shù)進行耦合，當不同傳感器參數(shù)達到所設閾值時，發(fā)出警報，實現(xiàn)鋰離子電池火災早期探測和預警，并根據(jù)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(jù)量程和靈敏度，選取適當?shù)膫鞲衅骱吞綔y器，同時設置冗余系統(tǒng)，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(chǎn)生的大量氣體入手，鋰離子電池熱失控的時候，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)的血紅蛋白結合，使其失去與氧氣結合的能力，從而導致我們?nèi)毖跎踔林舷?。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。在這里工采網(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傳感器是費加羅研發(fā)的可電池驅動的電化學式傳感器，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，設計方便，自帶出廠預標定靈敏度系數(shù)，方便用戶使用與性能追溯，壽命長達10年以上。

畢竟是事關我們的生命安全，對于精度還是有要求的，測量不準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對應的輸出電流可以參考下圖。

同時我們也要關注傳感器的長期穩(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做出了溫度補償系數(shù)表，OEM客戶可以直接利用補償系數(shù)對傳感器進行溫度補償，從而使傳感器在不同溫度下也能有高精度的輸出。補償系數(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。

隨著電開關柜中SF6氣體絕緣的電氣設備數(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，由于強烈的電弧放電會產(chǎn)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(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，吸入劑量大時，會出現(xiàn)更加嚴重的后果。SF6氣體絕緣的電氣設備漏氣現(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設備的配電室須保證SF6濃度小于1000ppm，配電室除了要裝設強力通風裝置外，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。其顯著特點是使用壽命長，具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，而且不易受CO2的干擾與影響。 *電化學工作原理，檢測范圍：0~100%O2，精度：1%FS，響應時間：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 技術來監(jiān)測 SF6 的存在。該技術基于的原理是：氣體在紅外光譜中具有獨特的、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?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償很適合對 IR 技術沒有專門了解的儀器制造商。

總之，電池儲能電站整體運營管理的智能化手段離不開傳感器的參與，數(shù)字化運維系統(tǒng)也在不斷開發(fā)和進步。合理的運維管理方式不僅能規(guī)避安全風險，還可以延長電站的壽命，助力儲能電站的整體運行管理，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