储能系统锂电池火灾报警系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.目的及意义

随着社会与经济水平的不断发展，人们对电量的需求和可靠性要求越来越高。一方面，传统电网面临着负荷快速增长、峰谷差日益扩大及远距离输电成本增大等挑战；同时，因能源危机和环境恶化等问题的日益加剧，风能、太阳能等可再生能源的发展越来越受到人们的重视,然而这些间歇性、波动性的可再生能源的接入给电网的安全、稳定运行带来一定影响。 另一方面，为最大限度地利用可再生能源、提高电网可靠性，当大电网发生故障时(如电网电压大值跌落很大或崩溃)，往往需要将这些可再生能源就地构成微电网或者始终不接入大电网而进行孤网(孤岛)供电；因无大电网支撑且含间歇性可再生能源及动态非线性负荷，孤网运行时系统的稳定性和可靠性面临严峻考验。储能技术的应用为解决电网侧的削峰填谷、发电侧的可再生能源大规模接入等问题提供了一种有效的方式，尤其是维持孤网稳定运行。因此，储能技术的研究与应用将是目前重点研究课题之一。 近年来，随着锂离子电池储能系统的大量建成，锂离子电池的安全问题越来越受到人们的关注。锂离子电池从本征上是不安全的体系，在非正常使用和意外情况下，会产生热失控引发火灾。近两年，国内外已经发生多起电池储能系统火灾，造成了巨大的经济损失和社会影响。为此，拟对储能系统锂电池热失控的发生过程进行研究，设计出储能系统锂电池火灾报警系统，降低储能系统热失控事件发生的几率。

2.国内外现状

2. 研究的基本内容与方案

1.设计的基本内容与目标

储能应用对电池的总体要求是高安全、长寿命、低成本，其中高安全是储能电池规模化应用的基本要求。现有储能示范工程中应用的电池体系主要是锂离子电池。由于锂离子电池使用可燃性有机电解液，相对铅酸电池、液流电池等水体系电池来说，锂离子电池的安全性更加需要关注。现阶段针对锂离子储能电池系统的安全保障主要是通过加强监控、强化防护措施等被动安全方式实现，同时还需严格限定使用条件，加强运行管理。而要实现上述保障措施的有效、可靠，则必须加深对锂离子电池安全问题发生机理和内在原因的认识，了解发生安全问题题的促发条件及安全临界值。锂离子储能电池安全间题的外在表现是发烟..燃烧、爆炸等，造成这些现象的直接原因是电池热失控。

因此，根据锂电池热失控机理，本设计拟选用光纤技术，基于布里渊散射和瑞利散射原理实现对储能系统的空间环境的温度，精确的测出空间内各个测量点的温度以及锂电池某个位置的应变。预警系统主要由这几部分组成光发射子系统、光纤放大器、光纤耦合器、控制器、滤波器光电调制器、环形器、变频器、计算机、光纤传感器以及报警装置组成。当光纤传感器检测到储能系统的单体电池温差过大、储能系统总体温度过高、锂电池单体形变过大时，计算机对观测到的数据进行分析，若发现数据异常则报警系统开始工作，进行报警提示，从而提高储能系统的安全性能。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] nascimento, m., ferreira, m. s., pinto, j. l. (2019). temperature fiber sensing of li-ion batteries under different environmental and operating conditions. applied thermal engineering, 149(december 2018), 1236–1243.

[2] fortier, a., tsao, m., williard, n. d., xing, y., pecht, m. g. (2017). preliminary study on integration of fiber optic bragg grating sensors in li-ion batteries and in situ strain and temperature monitoring of battery cells. energies, 10(7).

[3] bae, c. j., manandhar, a., kiesel, p., raghavan, a. (2016). monitoring the strain evolution of lithium-ion battery electrodes using an optical fiber bragg grating sensor. energy technology, 4(7), 851–855.