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油色谱在线监测系统数据接入物联管理平台方法

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电力系统保护与控制 2022年第11期50卷 149-159页

作者：刘昊毛万登马斌闵佳宝姜欣金阳国网河南省电力科学研究院河南郑州450052 郑州大学电气工程学院电网储能与电池应用研究中心河南郑州450001

油色谱在线监测是目前广泛应用的一种监测手段。但是,由于当前油色谱在线监测系统感知层协议和物联模型尚未统一,数据交互困难,使得油色谱系统独立运行,无法与输变电侧其他子系统之间实现数据共享。针对这一问题,提出了一种智慧物联体... 详细信息

油色谱在线监测是目前广泛应用的一种监测手段。但是,由于当前油色谱在线监测系统感知层协议和物联模型尚未统一,数据交互困难,使得油色谱系统独立运行,无法与输变电侧其他子系统之间实现数据共享。针对这一问题,提出了一种智慧物联体系下的油色谱在线监测系统数据接入方法,实现系统的即插即用。首先分析智慧物联体系下油色谱系统数据接入物联管理平台的整体架构,阐明了系统数据的传输过程。接着构建基于国家电网公司公共信息模型(SG-CIM)统一规范的物联模型并提出了一种基于本地通信的油色谱系统采集终端与边缘物联代理的通信方式和基于消息队列遥测传输协议(MQTT)协议下的Ⅲ型边缘物联代理和物联管理平台的交互方式,使得系统数据传输过程中具有统一的物联模型和通信协议,从而使得油色谱在线监测系统数据接入到统一的物联管理平台。最后,以某省实际油色谱在线监测系统运行情况为例,将上传至物联管理平台的数据与油色谱在线监测系统中的原始数据做比对,验证了接入数据的及时性和完整性,从而验证了所提接入方法的可行性。该方法的提出对实现输变电侧主设备数据的共享与联动,提升对输变电侧主设备运行状态的感知能力具有重要参考意义。

关键词：油色谱在线监测数据接入物联管理平台 MQTT 物联模型

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基于温度和SOC的退役电池电化学阻抗特性

电池 2021年第2期51卷 126-130页

作者：李雄李英豪李晨阳金阳郑州大学电气工程学院电网储能与电池应用研究中心河南郑州450001

以退役的电动汽车用磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极锂离子电池为研究对象,分别在0℃、25℃、40℃和50℃下测得不同充放电荷电状态(SOC)的阻抗谱数据,基于锂离子电池内部电化学过程反应机理,建立退役磷酸铁锂电池的电化学阻抗模型LR[(RW)Q],并... 详细信息

以退役的电动汽车用磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极锂离子电池为研究对象,分别在0℃、25℃、40℃和50℃下测得不同充放电荷电状态(SOC)的阻抗谱数据,基于锂离子电池内部电化学过程反应机理,建立退役磷酸铁锂电池的电化学阻抗模型LR[(RW)Q],并用ZSimDemo软件进行参数辨识。此模型在不同温度和SOC下都有较高的实测数据辨识精度,误差在0.01%以内,能较好地解析电池内部的动态传质过程。分析发现:退役电池的欧姆内阻、电荷传递阻抗与SOC的变化无关;欧姆内阻在0℃时较高,约为1.46 mΩ,电荷传递阻抗和扩散阻抗都与温度近似成反比关系;在40℃和50℃时,欧姆内阻、电荷传递阻抗和扩散阻抗的差别较小;在0℃时,退役电池内部的极化作用较强,使用时应注意欠压与过压保护。

关键词：磷酸铁锂(LiFePO_(4)) 锂离子电池退役电池电化学阻抗模型温度荷电状态(SOC) 内阻

不同压强细水雾对磷酸铁锂电池模组的灭火效果

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高电压技术 2021年第3期47卷 1002-1011页

作者：郭莉吴静云黄峥王庭华鲁红飞金阳国网江苏省电力有限公司经济技术研究院南京210008 郑州大学电气工程学院电网储能与电池应用研究中心郑州450001

电化学储能电站大规模应用急需解决储能电池的消防问题。目前关于细水雾扑灭锂离子电池的火灾试验多集中在小容量单体电池,试验平台与真实储能舱消防环境相差甚远。因此,根据细水雾灭火效果验证机制,根据真实储能电池运行工况设计试验方... 详细信息

电化学储能电站大规模应用急需解决储能电池的消防问题。目前关于细水雾扑灭锂离子电池的火灾试验多集中在小容量单体电池,试验平台与真实储能舱消防环境相差甚远。因此,根据细水雾灭火效果验证机制,根据真实储能电池运行工况设计试验方案,按实际储能舱搭建试验平台。试验对象采用344 Ah储能用磷酸铁锂电池模组,在过充滥用下使电池模组热失控并燃烧,使用4种不同压强细水雾扑救并比较其灭火效果。试验证明了一定压强细水雾能够有效扑灭磷酸铁锂电池模组火灾,扑灭过程存在冷却和阻隔热辐射机制,观察到细水雾屏障现象。研究得出10MPa以下的细水雾压强与灭火时间呈反比关系,随着压强增大,灭火速率和降温速率均提高。实验结果表明,针对大容量磷酸铁锂电池模组的消防设计,选择6 MPa及以上细水雾作为灭火剂比较经济高效。该研究结果可为磷酸铁锂储能电站的消防措施、电池模组灭火规范的制定提供试验支撑。

关键词：磷酸铁锂电池储能舱热失控细水雾压强锂离子电池灭火

簇或舱级释放全氟己酮对磷酸铁锂电池的灭火效果

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安全与环境学报 2023年第12期23卷 4263-4270页

作者：赵光金胡玉霞李博文秦艺朱振杰鲁红飞金阳国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450000 郑州大学电气与信息工程学院电网储能与电池应用研究中心郑州450001

储能电站中灭火系统的有效性越来越受到重视,但全氟己酮局部和空间布置方式对灭火有效性的影响缺乏研究。以磷酸铁锂电池模组为试验对象,搭建舱级试验平台,采用1 C充电倍率对电池模组过充至热失控进而着火,并实施无灭火措施、全氟己酮... 详细信息

储能电站中灭火系统的有效性越来越受到重视,但全氟己酮局部和空间布置方式对灭火有效性的影响缺乏研究。以磷酸铁锂电池模组为试验对象,搭建舱级试验平台,采用1 C充电倍率对电池模组过充至热失控进而着火,并实施无灭火措施、全氟己酮灭火剂局部释放和舱级释放以对火灾进行抑制。分析气体及温度数据,对比簇级和舱级释放下全氟己酮对磷酸锂铁电池模组火灾的抑制效果并提出高效的灭火剂释放策略。结果显示:簇级释放4 s内扑灭明火,降温速率达1.37℃/s;舱级释放46 s内扑灭明火,降温速率为0.81℃/s;簇级灭火速率比舱级灭火速率快且2者均能防止复燃。采取簇级和舱级释放相结合的灭火方式具备最佳火灾抑制效果。

关键词：安全工程全氟己酮磷酸铁锂电池火灾抑制簇级舱级

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站燃爆事故模拟及安全防护仿真研究

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高电压技术 2022年第5期48卷 1924-1932页

作者：牛志远金阳孙磊王青松郑州大学电气工程学院电网储能与电池应用研究中心郑州450001 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院南京211103 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

随着电化学储能电站规模化建设投运,储能电站火灾事故时有发生,储能电站消防问题日益突出。为研究由锂电池热失控产生的可燃气体导致的储能舱爆炸事故,基于实际储能电站尺寸建立1:1几何模型,以储能舱内部过充引发的磷酸铁锂电池汽化电... 详细信息

随着电化学储能电站规模化建设投运,储能电站火灾事故时有发生,储能电站消防问题日益突出。为研究由锂电池热失控产生的可燃气体导致的储能舱爆炸事故,基于实际储能电站尺寸建立1:1几何模型,以储能舱内部过充引发的磷酸铁锂电池汽化电解液为燃料,通过爆炸模拟软件FLACS研究了由锂电池热失控引发的单一储能舱爆炸对周围储能舱的冲击性,并探索了加装隔离措施对抑制储能舱爆炸蔓延的防护性。仿真结果表明:储能舱内部气体爆炸产生的冲击波在0.5 s后打开泄压板向四周扩散,冲击周围相邻储能舱,超压波显著高于泄压板临界值,有引起连环爆炸的危险;对起始爆炸的储能舱加装隔离板能有效抑制燃爆反应在水平方向的扩散,隔离措施高度越高,阻隔蔓延效果越明显。该研究成果可以为电化学储能电站安全消防设计及爆炸防护提供理论和数据支撑。

关键词： FLACS 储能电站磷酸铁锂电池预制舱爆炸防护

磷酸铁锂电池模组过充热失控特性及细水雾灭火效果

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电力工程技术 2021年第1期40卷 195-200,207页

作者：赵蓝天金阳赵智兴孙磊郭东亮刘洋郑州大学电气工程学院电网储能与电池应用研究中心河南郑州450001 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103

磷酸铁锂电池模组的热失控及灭火是大规模应用急需解决的问题。文中分别以单个磷酸铁锂电池模组和簇级磷酸铁锂电池模组为试验对象,在恒流过充方式下研究单个磷酸铁锂电池模组与簇级磷酸铁锂电池模组的热失控特性,并使用细水雾作为灭火... 详细信息

磷酸铁锂电池模组的热失控及灭火是大规模应用急需解决的问题。文中分别以单个磷酸铁锂电池模组和簇级磷酸铁锂电池模组为试验对象,在恒流过充方式下研究单个磷酸铁锂电池模组与簇级磷酸铁锂电池模组的热失控特性,并使用细水雾作为灭火剂,研究细水雾对磷酸铁锂电池模组的灭火效果。试验结果显示:簇级磷酸铁锂电池模组燃烧后温度急剧上升,18 s内温升速率达42.74℃/s,温度峰值近1000℃,明显高于单个模组的峰值温度(600℃);细水雾持续喷洒100 s后,2组试验模组温度迅速降低,明火完全扑灭无复燃,灭火效果极佳。试验结果可为磷酸铁锂储能电站的安全和消防提供有效的理论与试验支撑。

关键词：磷酸铁锂电池细水雾过充热失控灭火

不同倍率下磷酸铁锂电池模组过充热失控特性研究

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电力工程技术 2021年第4期40卷 167-174页

作者：牛志远王怀铷金阳孙磊陶风波尹康涌郑州大学电气工程学院电网储能与电池应用研究中心河南郑州450001 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103

随着电化学储能技术在电力系统中的广泛应用,电化学储能技术的安全性越来越受到重视。文中以储能用磷酸铁锂电池模组(8.8 kW·h,25.6 V,344 A·h)为研究对象,进行3次不同倍率(0.4C,0.5C,1C)的恒流过充试验,研究其在不同充电倍率条件下... 详细信息

随着电化学储能技术在电力系统中的广泛应用,电化学储能技术的安全性越来越受到重视。文中以储能用磷酸铁锂电池模组(8.8 kW·h,25.6 V,344 A·h)为研究对象,进行3次不同倍率(0.4C,0.5C,1C)的恒流过充试验,研究其在不同充电倍率条件下的过充热失控特性,并辅以starccm+软件进行热场仿真计算。结果表明,电池模组在额定充电倍率0.5C(172 A)和1C(344 A)下持续过充会发生起火,起火时间随着充电倍率增加而减少;充电倍率对磷酸铁锂电池模组过充行为特性影响较大,随着充电倍率的增加,热失控最高温度和峰值电压升高,过充测试时间随着充电倍率的升高而降低;不同充电倍率条件下,电池安全阀首次打开时的电压均为1.7倍额定电压,可以进一步研究以作为电池热失控预警参数。文中研究成果可为规模化储能用磷酸铁锂电池的安全性研究和电池管理系统(BMS)对过充故障的安全管理提供参考。

关键词：磷酸铁锂电池电池模组充电倍率过充热失控

基于气体在线监测的磷酸铁锂储能电池模组过充热失控特性

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高电压技术 2021年第1期47卷 279-286页

作者：王铭民孙磊郭鹏宇郭东亮赵蓝天金阳国网江苏省电力有限公司南京210024 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院南京211103 郑州大学电气工程学院电网储能与电池应用研究中心郑州450001

磷酸铁锂储能电池的热失控预警是其大规模推广应用急需解决的问题。首先分析了磷酸铁锂电池热失控产气机理,以硬壳磷酸铁锂电池模组和软包磷酸铁锂电池模组作为试验对象,分别由32块单体电池4并8串组成和72块软包单体电池6并12串组成,搭... 详细信息

磷酸铁锂储能电池的热失控预警是其大规模推广应用急需解决的问题。首先分析了磷酸铁锂电池热失控产气机理,以硬壳磷酸铁锂电池模组和软包磷酸铁锂电池模组作为试验对象,分别由32块单体电池4并8串组成和72块软包单体电池6并12串组成,搭建与真实储能舱环境一致的试验平台。通过恒流过充的方式研究硬壳和软包磷酸铁锂电池模组过充至热失控的全过程,并采用可见光摄像头、气体探测器、红外监控系统进行全方位的产气在线监测。试验结果表明:磷酸铁锂电池过充至热失控燃烧是一个渐变的过程,并不是突变的;硬壳磷酸铁锂电池和软包磷酸铁锂电池过充热失控特性存在差异,但产气类型及气体质量浓度变化趋势基本一致;磷酸铁锂电池热失控各阶段反应现象与气体的质量浓度变化存在相互联系,可将H2、CO、CO2作为一级预警,HCl、HF作为二级预警,通过监测气体质量浓度变化,在过充的早期阶段做好应对措施,避免储能电池进一步热失控燃烧。研究结果可为磷酸铁锂储能电站的预警和消防提供有效的理论和试验支撑。

关键词：硬壳磷酸铁锂电池软包磷酸铁锂电池产气在线监测热失控预警

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软包和硬壳磷酸铁锂单体电池过充热传播研究

电力工程技术 2020年第6期39卷 191-198,219页

作者：孙宜听宗梦然黄强马勇蔚超金阳郑州大学电气工程学院电网储能与电池应用研究中心河南郑州450001 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103

为了研究硬壳和软包磷酸铁锂单体电池过充对周围电池的热辐射影响,对磷酸铁锂软包和硬壳电池在仅单体、两单体电池紧贴和两单体电池相距1 cm 3种工况下的热传播行为进行分析。实验以充电倍率0.5 C的恒定电流分别对48 A·h的软包电池和2... 详细信息

为了研究硬壳和软包磷酸铁锂单体电池过充对周围电池的热辐射影响,对磷酸铁锂软包和硬壳电池在仅单体、两单体电池紧贴和两单体电池相距1 cm 3种工况下的热传播行为进行分析。实验以充电倍率0.5 C的恒定电流分别对48 A·h的软包电池和24 A·h的硬壳电池进行过充,利用可见光监控、红外监控、多路温度记录仪分别对电池外部形貌、外部温度和表面温度变化进行实时监测。研究表明,过充阶段,硬壳过充电池温升65.5℃,平均温升速率0.0392℃/s;软包过充电池温升57.3℃,平均温升速率0.0143℃/s;相邻硬壳电池最高温升44℃,最大温升速率0.0312℃/s;相邻软包电池最高温升7.9℃,最高温升速率0.0063℃/s;软包电池过充后,产生的膨胀力对相邻电池影响更大,相邻电池产生的机械应力较大。实验结果可为研究模组内部硬壳或软包磷酸铁锂电池之间的热辐射影响提供理论和实验参考。

关键词：磷酸铁锂电池软包电池硬壳电池过充热传播