1.1行業(yè)痛點
是全國能源供給核心，電力系統(tǒng)的安全運行關乎全國經濟安全，是新常態(tài)國家安全的重要組成部分。電力核心系統(tǒng)，尤其是變電站及電纜隧道等核心要害設備的消防預警是關系到國計民生的大問題，也是當前著力防范化解重大風險，保持經濟持續(xù)健康發(fā)展社會大局穩(wěn)定工作的重要組成部分。
近年來，電力系統(tǒng)消防事故頻發(fā)，并有逐年上升的趨勢，給企業(yè)帶來巨大的經濟損失與嚴重的社會影響。
**18 年 4 月 7 日，公司±800 千伏天山換流站極 I Y/D-B 相換流變突發(fā)故障，引發(fā)設備著火，造成部分設備燒損。
**18 年 6 月 2 日，有限公司±800 千伏宜賓換流站極Ⅱ低端 Y/Y-A相換流變突發(fā)故障著火，造成該換流變燒損。
**18 年 6 月 17 日，國電投朝陽燕山湖發(fā)電有限公司正常運行中啟備變區(qū)域、
2 號高廠變區(qū)域冒煙著火，造成 2 號機組解列，2 號高廠變、啟備變及部分設備受損。
**18 年 3 月 23 日，國家能源集團元寶山發(fā)電有限責任公司發(fā)生火災事故。
#2 機組超低排放改造過程中，脫硫吸收塔發(fā)生火災。
而電力系統(tǒng)火災不同于其他的火災,具有破壞性大、火勢蔓延快的特點。著火后電力設備可能仍帶電，因電氣絕緣損壞或帶電線纜斷落接地，在一定范圍內存在跨步電壓和接觸壓，極易引起觸電事故，且部分電氣設備內部充有大量油（如變壓器、電壓互感器等），著火后可能發(fā)生噴油、爆炸等，一旦電力系統(tǒng)著火，滅火處置難度極大。因此，對于電力系統(tǒng)的消防隱患提前發(fā)現、提前預警比事發(fā)后滅火要重要得多。
目前儲能電站安全監(jiān)測分為電池本體監(jiān)測及非電池本體隱患監(jiān)測。對于電池本體監(jiān)測，目前使用較為廣泛的為電池管理系統(tǒng)（BMS），BMS 通過對電池的數據采集、狀態(tài)估計、安全管理等，保證儲能電池的運行穩(wěn)定。
對于除電池本體外的電氣設備火災預警，常使用煙感探測器、溫度探測和電磁波探測等常規(guī)的探測系統(tǒng)進行保護。這種技術保護不全面，屬于發(fā)生火災報警裝置，不能滿足對儲能技術要求，新一代智能電力極早期火災預警系統(tǒng)，監(jiān)測配電系統(tǒng)

內前期內部空氣中粒子采集監(jiān)測、預警、分析判斷、顯示、聯(lián)動等多功能監(jiān)控，將解決了消除電氣安全隱患。
1.2政策依據
1.2.1相關政策
公司歷來高度重視消防工作。**17 年公司安質部下發(fā)了《公司關于印發(fā)公司電氣火災綜合治理工作方案的通知》（安質〔**17〕 449 號），運檢部下發(fā)了《國網運檢部關于印發(fā)輸變配設備設施電氣火災綜合治理工作方案的通知》（運檢技術〔**17〕81 號），組織各單位開展了為期三年的電氣火災隱患排查治理工作。近期針對天山換流站火災事故，運檢部又下發(fā)了《公司關于進一步加強電氣火災綜合治理工作的通知》（運檢〔**18〕3**號）等三項文件，要求各單位進一步強化變電站（換流站）火災隱患排查。
****年 5 月設備部再次下發(fā)文件：《國網設備部關于進一步加快變電站消防隱患治理和消防能力提升的通知》（設備變電（****）30 號），并并明確提出 “提高火災初期監(jiān)測預警能力，推廣應用極早期火災探測器等實用高效的新技術、新裝備”。
**21 年 7 月 15 日，國家發(fā)展改革委、國家》發(fā)布了發(fā)改能源規(guī)《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》，文件明確要求中：
“強化消防安全管理，加強組件和系統(tǒng)運行狀態(tài)在線監(jiān)測，有效提升安全運
行水平。”
**22 年 5 月 25 日，國家發(fā)布《國家綜合司關于加強電化學儲能電站安全管理的通知》中強調：
“規(guī)范信息報送，積極配合參與電化學儲能電站安全監(jiān)測信息平臺建設，按
照有關規(guī)定報送電池安全性能、電站安全運行狀態(tài)、隱患排查治理、風險管控和事故事件等安全生產信息，提升電站信息化管理水平。”
**22 年 8 月 29 日，、等五部門組織編制《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動計劃》中提出：
“大幅提升電化學儲能裝備的可靠性，加快壓縮空氣儲能、飛輪儲能裝備的
研制，研發(fā)儲能電站消防安全多級保障技術和裝備。研發(fā)儲能電池及系統(tǒng)的在線檢測、狀態(tài)預測和極早期預警技術系統(tǒng)。”

1.2.2政策導向
為貫徹國家有關規(guī)定和要求，在編制此任務書時依據和參照下列規(guī)范、標準、文件和資料：
●《電力設備典型消防規(guī)程》DL5027-2015
●《火力發(fā)電廠與變電所設計防火規(guī)范》GB50229-2006
●《中華人民共和國消防法》
●《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50116-2013
●《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計規(guī)范》GB14287-2014
●《建筑設計防火規(guī)范》GB50016-2014
●《火災自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》 GB50166-2007
●《火災報警控制器》GB4717-2005
●《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》GB16806-2006
●《消防控制室通用技術要求》GB25506-2010
●《智能配電熱解粒子感知預警系統(tǒng)》 T/CASME 928—2023

2.項目概述

2.1建設目標
本項目擬通過對****項目中**MWH 儲能站配置（吸氣式）熱解粒子探測器，設計并實施具備在線監(jiān)測、診斷及火災預警功能的系統(tǒng)及裝置。系統(tǒng)應采用主動探測方式，對儲能電池預制艙內火災早期產生的微粒子與特征氣體進行感知與分析，實現對電池預制艙內電池本體熱失控、電氣設備(包括材料、電纜、接頭)過熱及放電等安全隱患的在線監(jiān)測、診斷及預警，有效預防儲能電站的運行安全及火災風險。
2.2項目信息
****項目儲能電站規(guī)?？側萘?*mwh，共計**個電池預制艙。
項目儲能單元采用非步入式液冷磷酸鐵鋰預制艙，同時為變流升壓一體機式設計，因此結合儲能單元的設計構造，本項目按照預警裝置與電池預制艙 1：

1 數量配置，擬安裝**套（吸氣式）熱解粒子探測器。
2.3方案介紹
針對本次項目，由夏眾科技自主研發(fā)的儲能電站主動式安全在線監(jiān)測極早期預警系統(tǒng)，能補足現有技術的空缺，提高系統(tǒng)的整體安全可靠性，參與環(huán)境安全評估，提升儲能電站運維的整體安全效率。系統(tǒng)的主要功能如下：
（1）電池本體熱失控預警：采用的激光技術，采集納米微粒子和特征氣體探測技術，結合電池本體關鍵參數融合分析，通過 AI 算法，實現電池熱失控早期預警；
（2）非電池本體隱患監(jiān)測：對設備、線纜的過熱或放電隱患、電池接頭等接觸不良而產生的納米粒子進行靈敏探測,保證電池外部設備及運行環(huán)境的安全；
（3）主動式在線監(jiān)測：采取主動采樣的方式，比傳統(tǒng)點式響應速度更快。
（4）環(huán)境溫度監(jiān)測：采集艙體內環(huán)境溫度狀態(tài)，當超設置溫度閥值時，結合粒子、氣體探測器，多維 AI 算法綜合研判，準確發(fā)出告警信息。
（5）多級預警功能：五級告警輸出，分別是（示警、預警、巡警、火警 1、火警 2）。
（6）可擴展多種氣體超限告警：一氧化碳、氫氣
（7）自診斷功能：監(jiān)測氣流/風速狀態(tài)、傳感器故障告警功能
（8）防誤報：采用過濾器，防水霧、灰塵裝置。
（8）管道自清潔：管道自清潔裝置，定期或不定期清潔管道
2.4主要創(chuàng)新點
1.探測:探測器通過采樣方式獲取空氣中的氣體粒子。采樣方式可以是主動式，主動式是通過向空氣中吹入空氣流來獲取氣體粒子，被動式則是通過空氣的自然流動來獲取。探測器內部通常裝有過濾器，以去除空氣中的塵埃和其他水霧雜質，保證探測的準確性。
2.熱解:探測器內部的熱解裝置將采集到的氣體加熱到高溫，使其發(fā)生熱解反應，進一步將氣體分解成更小的分子或原子。這一步的目的是為了更好地識別和檢測氣體中的熱解氣體粒子。
3.多維 AI 算法研判分析:內部的成分分析儀對熱解后的氣體進行成分分析。通過激光光譜分析、色譜分析或質譜分析、溫、濕度、氣體等傳感器，確定氣體中是否存在可燃性或有毒性氣體，以及其濃度。
4.預警與報警:根據成分分析的結果，探測器判斷是否達到預設的預警或報警條件。如果達到預警條件，探測器會發(fā)出聲光預警信號，提示可能存在火災隱患;如果達到報警條件，探測器會發(fā)出火災報警信號，并聯(lián)動消防系統(tǒng)進行滅火等應急處置。
5、綜合研判分析：由于現階段的預制艙體結構防護以及排風性能的提高，傳統(tǒng)
感溫感煙探測器，僅僅能在發(fā)生火災后，發(fā)出告警信息。BMS 和氣體探測在靈敏度和誤報率上受到局限，同時無法對外部電氣設備火災進行監(jiān)測，因而儲能電站傳統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測以及告警設備均無法實現儲能系統(tǒng)整體有效在線監(jiān)測預警。
儲能電站主動式安全在線監(jiān)測極早期預警系統(tǒng)，采用了主動探測的采樣方式，結合隱患早期微粒子探測技術與氣體監(jiān)測、環(huán)境溫度通過 AI 算法研判分析，能夠同時預警外部電氣與內部電池隱患，極大保障儲能電站安全運行，有效避免儲能熱隱患事故的發(fā)生。

3.技術原理

電池儲能系統(tǒng)出現安全隱患甚至造成火災、爆炸等事故，其主要的原因可分為電池本體熱失控和非電池本體的外部隱患，這兩種隱患均包含有多種特征參量，如圖 3-1 所示。 3.1電池本體熱失控預警原理
在電池熱失控發(fā)生的早期階段，電池內部溫度升高，產生大量微顆粒，同時，

負極與粘結劑發(fā)生反應產生大量氣體，導致電池出現鼓包、沖開安全閥，此時產生的氣體與微顆粒大量噴出，根據大量實驗研究發(fā)現，H2、CO 等可燃氣體可作為熱失控預警的特征氣體，微顆粒濃度的升高也可以作為判斷熱失控發(fā)生的依據之一，此時若能監(jiān)測到這種微觀參量的變化，并進行告警干預，即可實現電池熱失控的早期預警。
3.2非電池本體的外部隱患預警原理
對于非電池本體的外部隱患，主要可以概括為設備、電纜、接頭過熱，或電氣設備絕緣缺陷放電。對于設備、電纜、接頭、材料等過熱來說，物質由于超溫會導致分子間結構崩潰，發(fā)生熱劣解效應，產生大量的納米微粒子及 CO 氣體；同時，電氣設備發(fā)生放電會導致局部高溫，同樣能造成絕緣材料發(fā)生熱劣解，產生納米微粒子及 CO。因此，通過對納米微粒子及 CO 這兩種參量的監(jiān)測，可提前 12h 以上對非電池本體的外部物質過熱隱患進行預警，可提前 24h 以上對電氣設備放電進行預警，預留充足的處置消缺時間，避免隱患導致的重大安全事故的發(fā)生。