中國儲能網訊：隨著新能源技術的快速發(fā)展，電池儲能系統在電力系統中的應用越來越廣泛。然而，電池儲能系統在運行過程中可能會出現各種故障，嚴重影響其性能和安全性。本文將深入分析電池儲能系統的故障模式、失效風險，并提出相應的應對策略。02
電氣典型故障模式及失效風險
（一）電池過充過放故障
故障模式：在充電過程中，若充電控制策略失效或充電設備出現故障，電池可能會被過度充電。例如，電池管理系統（BMS）對充電電壓的檢測不準確，無法在達到電池額定充電上限電壓時及時停止充電。同樣，在放電過程中，可能因為負載突變或BMS對放電控制不當，導致電池過放。
失效風險：過充會使電池內部產生大量氣體，導致電池鼓包，嚴重時可能引發(fā)電池爆炸。電池過放則會導致電池極板不可逆的硫化或其他化學反應，使電池容量永久性下降，縮短電池使用壽命，并且可能造成電池內部短路，引發(fā)熱失控。
（二）電池短路故障
故障模式：電池內部短路可能是由于電池制造過程中的雜質混入、電池極板損壞或者長期使用導致的枝晶生長穿透隔膜引起的。外部短路可能是因為電池組連接線路絕緣損壞、安裝不當使正負極直接接觸等原因造成。
失效風險：短路會瞬間產生巨大的電流，使電池溫度急劇升高，引發(fā)熱失控，產生燃燒甚至爆炸等嚴重后果。同時，短路會對電池本身造成不可逆的損壞，大量的熱量還可能損壞周圍的電池和電氣設備。
（三）電氣連接故障
故障模式：電池儲能系統中的電池通過大量的連接線和接頭組成電池組。連接點可能出現松動、腐蝕等情況。例如，長期在高濕度環(huán)境下，連接點的金屬部分容易生銹，或者在電池系統運行過程中，由于震動導致連接螺絲松動。
失效風險：連接松動會導致接觸電阻增大，在充放電過程中，連接點會產生大量的熱量，這不僅會進一步加劇連接點的損壞，還可能引發(fā)火災。連接點腐蝕會降低電氣連接的可靠性，導致電池組的電壓、電流傳輸異常，影響電池系統的正常運行。
熱管理典型故障模式及失效風險
（一）冷卻系統故障
故障模式：對于液冷系統，可能出現冷卻液泄漏、水泵故障或者熱交換器堵塞等問題。冷卻液泄漏可能是由于管道老化、接頭松動等原因造成。水泵故障包括電機損壞、葉輪卡死等情況。熱交換器堵塞可能是因為冷卻液中的雜質沉淀。對于風冷系統，風扇故障是主要問題，如風扇電機燒壞、扇葉損壞等。
失效風險：冷卻系統故障會導致電池產生的熱量無法及時散發(fā)出去。隨著電池溫度不斷升高，會加速電池內部的化學反應，使電池性能下降。當溫度超過一定限度（如鋰離子電池超過80℃），可能引發(fā)熱失控，導致電池燃燒或爆炸，同時高溫也會對電池管理系統等電氣設備造成損壞。
（二）溫度傳感器故障
故障模式：溫度傳感器可能由于長期使用導致精度下降、線路斷路或短路等情況。例如，溫度傳感器的熱敏元件在長時間高溫環(huán)境下可能會發(fā)生性能變化，使測量的溫度與實際溫度存在偏差。
失效風險：如果溫度傳感器故障，熱管理系統會無法準確獲取電池溫度信息?？赡軐е吕鋮s系統不能及時啟動或停止，使電池溫度失控。例如，當電池溫度已經過高，但傳感器誤測為正常溫度，就不會啟動冷卻措施，從而引發(fā)電池熱失控等嚴重后果。
（三）控制策略故障
故障模式：熱管理控制策略是基于一定的算法和規(guī)則來調節(jié)冷卻系統的運行。如果控制策略軟件出現漏洞或者控制參數設置錯誤，就會導致熱管理系統不能正常工作。例如，在電池溫度與冷卻系統運行之間的控制邏輯出現錯誤，使得冷卻系統不能根據電池溫度的變化進行合理的調節(jié)。
失效風險：錯誤的控制策略會使冷卻系統不能有效地控制電池溫度，導致電池在不合適的溫度環(huán)境下運行。這會加速電池的老化和性能下降，增加熱失控的風險，最終可能導致電池系統的失效。
應對策略
針對電池儲能系統的故障模式和失效風險，可以采取以下應對策略：
1.加強電池管理系統（BMS）的可靠性：定期對BMS進行檢測和維護，確保其對電池電壓、電流和溫度等參數的準確監(jiān)測和控制。采用冗余設計，提高BMS的可靠性。
2.優(yōu)化充電控制策略：開發(fā)更加智能和精確的充電控制算法，避免電池過充和過放。同時，對充電設備進行定期檢查和維護，確保其正常運行。
3.提高電池制造質量：在電池制造過程中，嚴格控制生產工藝，防止雜質混入和極板損壞。采用高質量的隔膜材料，抑制枝晶生長，降低電池內部短路的風險。
4.加強電氣連接的維護：定期檢查電池組的連接點，確保連接牢固，防止松動和腐蝕。在高濕度環(huán)境下，采取防潮措施，如使用密封膠等。
5.完善冷卻系統的設計和維護：對于液冷系統，定期檢查冷卻液的液位和質量，及時更換老化的管道和接頭，確保水泵和熱交換器的正常運行。對于風冷系統，定期清潔風扇和散熱片，確保散熱效果。
6.提高溫度傳感器的精度和可靠性：選用高質量的溫度傳感器，并定期進行校準。同時，采用冗余的溫度傳感器配置，提高溫度測量的可靠性。
7.優(yōu)化熱管理控制策略：對熱管理控制策略進行充分的測試和驗證，確保其能夠根據電池溫度的變化進行合理的調節(jié)。定期對控制策略進行更新和優(yōu)化，提高熱管理系統的性能。
通過以上應對策略，可以有效降低電池儲能系統的故障風險，提高其運行的可靠性和安全性，為儲能技術的發(fā)展提供有力支持。
