在全球加速脫碳進程與新型電力系統(tǒng)加快轉(zhuǎn)型的背景下，鑒于新能源發(fā)電的間歇性特性，使得儲能系統(tǒng)已成為新能源規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其安全穩(wěn)定運行也直接關(guān)乎能源網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

然而，盡管儲能系統(tǒng)的發(fā)展前路廣闊，但電池儲能系統(tǒng)直流側(cè)的電氣安全挑戰(zhàn)卻也日益嚴峻——據(jù)中電聯(lián)公布數(shù)據(jù)顯示，2024年投運的電化學(xué)儲能電站全年非計劃停運超1700次。而從全球范圍來看，全球已建成的儲能電站火災(zāi)風(fēng)險概率達1.52%。

如何梳理電池儲能安全“癥結(jié)”

破除直流保護系統(tǒng)“盲區(qū)”？

施耐德電氣與海博思創(chuàng)聯(lián)合發(fā)布《全域保護：消除電池儲能系統(tǒng)直流保護盲區(qū)》專項白皮書，從系統(tǒng)級保護著手，為直流電保護應(yīng)用提供了全面完整且可靠的破局之策。

傳統(tǒng)之困

溯源保護盲區(qū)

「接觸器+熔斷器」這一組合是長期以來儲能行業(yè)電氣保護的常用之選，盡管在過去這種應(yīng)用較為常見，但其也存在明顯的安全隱患——保護盲區(qū)。

接觸器因其結(jié)構(gòu)特性無法承受大電流，在高頻操作或超載時，其觸頭易因所產(chǎn)生的電弧發(fā)生熔焊粘連；熔斷器不僅存在不可靠熔斷區(qū)，而且比較”敏感“，長時間過載、過高電壓、短路等多種異常情況都可能導(dǎo)致熔斷器損壞。

當(dāng)兩者配合時，電路中存在明顯保護盲區(qū)：當(dāng)故障電流處于接觸器耐受極限與熔斷器動作閾值之間時，接觸器會粘連、熔斷器無法切斷電流，安全隱患也由此而生。

局部之限

嘗試有限改善

為彌補「接觸器+熔斷器」這一傳統(tǒng)應(yīng)用缺陷，行業(yè)開始嘗試加入「高倍率短路保護開關(guān)」，以求實現(xiàn)更寬泛的保護區(qū)間。

高倍率短路保護開關(guān)能在特定故障發(fā)生時，無需依賴BMS系統(tǒng)信號指令、憑借自身脫扣機構(gòu)動作自動切斷電路。但這一新元器件的加入僅是在高電流區(qū)實現(xiàn)了局部保護，并沒有系統(tǒng)性消除保護盲區(qū)。「接觸器+高倍率短路保護開關(guān)+熔斷器」的組合未形成系統(tǒng)性協(xié)同，對于電池儲能系統(tǒng)的直流保護屬于是“有作用，但還不足以覆蓋全域”。

協(xié)同之道

實現(xiàn)全域保護

想要真正實現(xiàn)直流電池儲能系統(tǒng)的“全域保護”，僅有元器件的“單打獨斗”還遠遠不夠。通過加入「融合開關(guān)」，「接觸器+融合開關(guān)+熔斷器」這“三劍客”可通過與電池管理系統(tǒng)（BMS）的深度聯(lián)動，實現(xiàn)系統(tǒng)性構(gòu)建“無盲區(qū)”的全域保護體系。

當(dāng)故障電流較小時，由BMS與接觸器實現(xiàn)協(xié)同主動保護；

當(dāng)故障電流高于額定電流一定倍數(shù)時，融合開關(guān)與BMS展開配合，以秒級響應(yīng)切斷故障，避免接觸器粘連；

當(dāng)故障電流較大且上升速度較快時，熔斷器提供毫秒級的快速保護。

通過三個元器件的協(xié)同配合，「接觸器+融合開關(guān)+熔斷器」方案精準避開了接觸器粘連和熔斷器干燒這兩大保護盲區(qū)風(fēng)險，真正實現(xiàn)了從低倍率到高倍率故障電流的全域保護，為儲能系統(tǒng)提供了穩(wěn)定可靠的安全屏障。

速度之快

突破毫秒級響應(yīng)

回歸實際應(yīng)用場景，不同場景對保護裝置的響應(yīng)速度要求也不盡相同。秒級的全域保護解決方案下，還有沒有可能讓安全再快一些？

當(dāng)然！「接觸器+低倍率短路保護開關(guān)+熔斷器」解決方案在全域保護基礎(chǔ)上，進一步提升了響應(yīng)速度。低倍率短路保護開關(guān)在故障電流達到閾值時，無需BMS指令，即可通過機械脫扣自主動作實現(xiàn)毫秒級分斷，避免通訊延遲風(fēng)險。與此同時，低倍率短路保護開關(guān)覆蓋更多熔斷器臨界范圍，在熔斷器因一致性問題出現(xiàn)臨界位置偏移時也能提供穩(wěn)定系統(tǒng)保護，是極速響應(yīng)與高安全要求應(yīng)用場景下的更優(yōu)之選。

隨著電池儲能系統(tǒng)向大容量、高功率密度、高安全需求的不斷演進，電池儲能系統(tǒng)的全域保護同樣需與時俱進。在未來，施耐德電氣將持續(xù)以先進的行業(yè)洞察與創(chuàng)新的技術(shù)協(xié)同，守護儲能安全這一新能源規(guī)?；l(fā)展的“生命線”，護航新型電力系統(tǒng)的安全有序轉(zhuǎn)型。