[發明專利]一種基于三維紅外成像測溫的電化學儲能站溫度監控系統

在審

• 申請號: 202010889694.4
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112254815A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 崔宇;湯效平;黃曉凡;王茲堯;王彤
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01R31/382
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本發明公開了一種基于三維紅外成像測溫的電化學儲能站溫度監控系統，包括三維紅外成像測溫設備和運行管理設備，其中：三維紅外成像測溫設備主要由紅外成像測溫傳感器和紅外測溫主機組成，紅外成像測溫傳感器布置在電化學儲能站預制艙內，紅外測溫主機放置在儲能集裝箱的外部；運行管理設備放置在儲能集裝箱的外部。本發明克服傳統測溫方式測溫面積小、受電磁干擾大的特性，能夠遠距離測定受限空間內各個局部溫度；能夠滿足測溫的精度，使用安全可靠；根據軌道進行三維運行與旋轉，極大的拓展了單位紅外傳感器的測溫面積；并且具有自學習功能，對潛在故障的判讀和預警更精確，是一種更適用于鋰離子電池電化學儲能站的溫度監控系統。

技術領域

本發明涉及鋰離子電化學儲能溫度監控系統的技術領域，具體涉及一種基于三維紅外成像測溫的電化學儲能站溫度監控系統。

背景技術

隨著風能、水能、核能等新興清潔能源的開發，與之相配套的儲能技術也得到了大力發展，電力系統儲能的各種形式中電化學儲能目前占較大比重，電化學儲能的累計裝機規模位列第二，在各類電化學儲能技術中，鋰離子電池因其高能量/功率密度、低自放電率、長壽命等優點被認為是電動汽車儲能系統和儲能電站的首選，與之相適應，目前在化學儲能中鋰離子電池的累計裝機占比最大，截止2018年底，占比達到86%，僅2018年電網測儲能就達到40萬千瓦。

隨著各地鋰離子電池儲能電站的大規模建設，儲能電站的安全性問題開始逐漸的凸現。儲能電池串并聯多，規模大，運行功率大，運行安全風險和影響比動力電池更加嚴重。

儲能系統/電站的安全事故，往往都是由于在預警缺失或滯后的情況下，電池自身熱失控或是其他外部因素導致電池起火而引發的，由于缺乏有效的安全防護措施，電池的初期火災迅速蔓延，而現有的消防措施并非是針對電池火災而配置的，因此，電池初期火災無法得到有效抑制，最終演變為大規模火災，導致整個儲能集裝箱或儲能電站燒毀。究其根本電池風險來源主要來源于三個方面，電池自身+系統內其他元素+環境因素，其中，電池本身的性質和電池的應用策略對于儲能系統的安全性至關重要。

熱失控是導致電池發生不安全行為的根本原因，其是否發生與電池的產熱速率、產熱量、熱傳導速度、環境溫度與濕度等密切相關。鋰離子電池若處于熱濫用情況，容易引發電池內部的熱量異常集聚，表面溫度升高，進而觸發鋰離子電池熱失控，發生爆炸、起火等危險情況。鑒于鋰離子電池儲能集裝箱內部鋰離子電池緊密排布、能量密度較大的特點，若個別電池出現熱失控現象，極易引發臨近電池受熱，進而出現熱失控傳播的危險情況，導致整個儲能集裝箱發生火災，造成巨大的經濟損失。因此，對于電池的熱失控能做出提前預判；對于故障電池的位置能做出有效辨識，根據預警信息快速定位，意義重大。

目前，專門針對電化學儲能站的溫度監控技術研究并不多，目前投入使用的電化學儲能站內部溫度監控多采用傳統的熱電偶測溫等技術。熱電偶測溫精度較高，基本可靠，但是單個熱電偶測溫面積太小，應用于較大空間內時必須逐點布設，且仍然不能滿足大空間多點測溫的要求；單點紅外測溫也具有測溫面積較小的問題；光纖測溫存在著投資大，位置精度不夠等問題。

電池的熱效應也是影響電池一致性的重要指標。針對電池單體內阻的差異，放熱不同的問題。通過不同電池單體的溫度檢測，將信號反饋給儲能電池的管理系統（BMS），BMS通過電容、電感和變換器，從高電壓的單體電池中轉移能量到低電壓的單體電池中，從而實現電池組的主動均衡，調節整個電池組的溫差，保持在一個較小的范圍里。使生成熱量較多的電芯，不會與其他電芯拉開差距，從而提高儲能電池的“一致性”，進而提高儲能電池組的容量和使用壽命。

發明內容

本發明的目的在于克服現有儲能集裝箱預制艙內溫度集控技術的缺陷和不足，提供一種基于三維紅外成像測溫的電化學儲能站溫度監控系統，實時監控儲能集裝箱內部儲能鋰離子電池的表面溫度，及時發現儲能集裝箱內個別電池的異常升溫情況，從而在危險情況發生的早期就可以采取措施應對，防止形成集裝箱內部的鋰離子電池熱失控傳播現象，有效降低相應的經濟損失。