電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）在各國大力推進“碳中和”的背景下，電池儲能是一種實現(xiàn)綠低碳最為行之有效的辦法，電池儲能市場也迎來了新的拐點。自儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展被提上日程以來，儲能電池市場呈現(xiàn)了指數(shù)型增長的態(tài)勢，甚至電池儲能市場出現(xiàn)了供不應求的局面，隨著電池儲能系統(tǒng)裝機量的增加，寧德時代、中航鋰電、比亞迪等電池企業(yè)也在儲能應用板塊持續(xù)加碼，迎接萬億市場的到來。

電池儲能快速增長，安全問題不容忽視

電池儲能的快速發(fā)展對于構建新型綠色能源，實現(xiàn)“碳中和”目標有著積極的推動意義。但是安全問題似乎又成為了限制電池儲能行業(yè)發(fā)展的一大因素，據(jù)不完全統(tǒng)計，2021年全球范圍內(nèi)儲能火災事故將近30余起，電池儲能安全形勢十分嚴峻，在造成巨大經(jīng)濟損失的同時，還帶來了血和淚的教訓。

2021年4月16日，位于北京豐臺區(qū)的國軒福威斯光儲充供電有限公司變電室突發(fā)大火，北樓發(fā)生爆炸。據(jù)北京消防警情報告，此次因儲能電站南樓的電池儲能柜突發(fā)大火，火災牽連至北樓引發(fā)爆炸，該爆炸事故造成了兩名消防員犧牲，一位值班員工遇難以及一位消防員受傷的慘劇。事故后經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查與仿真事故發(fā)生過程等多方論證后，得出此事爆炸事故是由電池熱失控引起的。

今年年初，1月12日和17日，韓國接連發(fā)生了兩起儲能電站火災事故。在蔚山南區(qū)SK能源公司發(fā)生火災后的第5天，位于慶尚北道軍威郡牛寶郡新谷里的太陽能發(fā)電廠突發(fā)大火。經(jīng)鑒定，這起火災的最初起火點為廠房內(nèi)的電池儲能設備，同樣這起火災也是因為儲能電池內(nèi)部熱失控引起的。

現(xiàn)如今落地的儲能項目越來越多，項目的規(guī)模也越來越大，電池儲能的安全性能與可靠性正面臨著諸多的質(zhì)疑與考驗，儲能安全究竟該如何化解？

電池儲能安全該如何化解？

在電池儲能系統(tǒng)中，實現(xiàn)降低火災風險最為行之有效的辦法就是在電池組的電路中加入對電池溫度、電流、電壓的感知系統(tǒng)，并對處于異常狀態(tài)的電池進行管理，這也是常被我們稱之為BMS的電池管理系統(tǒng)。

BMS集成了溫度傳感器、電流傳感器與電壓傳感器等對電池狀態(tài)感知的元件。在電池儲能應用中，溫度傳感器主要是負責對電池溫度變化的感知，當電池溫度達到一定閾值時BMS會自動終止電池的充放電操作；電流傳感器主要負責對電池電流的變化進行感知，BMS能夠?qū)﹄娏鞯淖兓袛喑鲭姵貎δ芟到y(tǒng)是否有短路的發(fā)生；電壓傳感器主要負責對電池電壓變化進行監(jiān)控，方便BMS判斷電池當前的電量情況，避免過充的情況發(fā)生。著三種傳感器的加入最終目都是為了實現(xiàn)電池的熱管理，從源頭上避免電池熱失控的問題出現(xiàn)，提高電池儲能系統(tǒng)的安全性與可靠性。

TDK動力電池溫度傳感器

此前，TDK為避免汽車動力電池出現(xiàn)熱失控的問題，推出了一款滿足車規(guī)級動力電池應用的溫度傳感器B58703M1103A。

TDK推出的這款傳感器能夠滿足在－40℃到150℃兩種極端環(huán)境下的應用，同時為增加傳感器的可靠性和使用壽命，TDK還將此款溫度傳感器的短時耐受溫度提高到了200℃。同時該傳感器還通過了有關汽車儲能的化學與機械沖擊測試，使用壽命達到了LV 124的標準，電阻也達到LV 123 H3等級，相當于2.5 kV DC。卓越的電氣特性進一步降低了傳感器在汽車生命周期內(nèi)的損壞率，實現(xiàn)汽車動力電池長期穩(wěn)定的溫度監(jiān)測。

在傳感器的連接部分，TDK采用了外置雙絞線的設計，減少PCB上的電路鋪設，提高EMC性能。在傳感器的固定部分采用了化學性質(zhì)活躍度較低的銅合金圓環(huán)設計，簡化了傳感器的安裝難易程度，提高了元器件熱耦合性和防止腐蝕的能力。

TI電流、電壓、溫度監(jiān)控傳感器

在電流、電壓監(jiān)測方面，TI也推出了一款具有高精度的數(shù)字型功率監(jiān)控器INA229-Q1 。該芯片集成了電流、電壓、溫度測量等多種功能。

在電流監(jiān)測方面，TI為該芯片專門設計了20位的Δ-ΣADC用以提升信號采樣的速率，為進一步優(yōu)化在測量時產(chǎn)生的噪聲，ADC的轉換時間可根據(jù)實際應用，在50μs到4.12ms內(nèi)進行選擇，采樣平均值在1X至1024X之間。同時，該芯片還支持范圍為－0.3V至+85V的電阻式分流器感測元件測量±163.84mV或±40.96mV的滿量程差分輸入，采樣精度在±0.5%以內(nèi)。在溫度測量方面，片上集成了一個用于裸片溫度測量的溫度傳感器，測量誤差值在±1℃之間。

為盡可能地降低環(huán)境因素造成測量結果的誤差，在芯片的研發(fā)階段，TI為其加入了低溫漂和增益漂移設計。得益于極低的失調(diào)電壓和噪聲，使得該芯片能夠在mA至kA的寬電流應用中使用，并且芯片不會因為較寬的電流測量范圍而產(chǎn)生額外的電能損耗。同時基于該芯片較低的輸入電流偏置特性，搭配較大的電流檢測電阻器，能夠?qū)崿F(xiàn)精度更高的電流變化測量，測量精度可達到微安級。

結語

在“碳中和”與“碳達峰”的政策背景，以及高比例的可再生能源的消納壓力之下，新能源在電力系統(tǒng)中的地位不斷提升，電池儲能的發(fā)展也被提上了日程。儲能電站火災頻發(fā)致使各界對儲能安全的關注提升到了一個新的高度，在儲能應能中為避免電池熱失控，溫度、電流、電壓傳感器的使用必不可少。