在全球加速脫碳進(jìn)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(chǔ)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(yùn)行也直接關(guān)乎能源網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

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

如何梳理電池儲(chǔ)能安全“癥結(jié)”

破除直流保護(hù)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(hù)：消除電池儲(chǔ)能系統(tǒng)直流保護(hù)盲區(qū)》專項(xiàng)白皮書(shū)，從系統(tǒng)級(jí)保護(hù)著手，為直流電保護(hù)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(hù)盲區(qū)

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

接觸器因其結(jié)構(gòu)特性無(wú)法承受大電流，在高頻操作或超載時(shí)，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(zhǎng)時(shí)間過(guò)載、過(guò)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(shí)，電路中存在明顯保護(hù)盲區(qū)：當(dāng)故障電流處于接觸器耐受極限與熔斷器動(dòng)作閾值之間時(shí)，接觸器會(huì)粘連、熔斷器無(wú)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(bǔ)「接觸器+熔斷器」這一傳統(tǒng)應(yīng)用缺陷，行業(yè)開(kāi)始嘗試加入「高倍率短路保護(hù)開(kāi)關(guān)」，以求實(shí)現(xiàn)更寬泛的保護(hù)區(qū)間。

高倍率短路保護(hù)開(kāi)關(guān)能在特定故障發(fā)生時(shí)，無(wú)需依賴BMS系統(tǒng)信號(hào)指令、憑借自身脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作自動(dòng)切斷電路。但這一新元器件的加入僅是在高電流區(qū)實(shí)現(xiàn)了局部保護(hù)，并沒(méi)有系統(tǒng)性消除保護(hù)盲區(qū)。「接觸器+高倍率短路保護(hù)開(kāi)關(guān)+熔斷器」的組合未形成系統(tǒng)性協(xié)同，對(duì)于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的直流保護(hù)屬于是“有作用，但還不足以覆蓋全域”。

協(xié)同之道

實(shí)現(xiàn)全域保護(hù)

想要真正實(shí)現(xiàn)直流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的“全域保護(hù)”，僅有元器件的“單打獨(dú)斗”還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。通過(guò)加入「融合開(kāi)關(guān)」，「接觸器+融合開(kāi)關(guān)+熔斷器」這“三劍客”可通過(guò)與電池管理系統(tǒng)（BMS）的深度聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性構(gòu)建“無(wú)盲區(qū)”的全域保護(hù)體系。

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

當(dāng)故障電流高于額定電流一定倍數(shù)時(shí)，融合開(kāi)關(guān)與BMS展開(kāi)配合，以秒級(jí)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(shí)，熔斷器提供毫秒級(jí)的快速保護(hù)。

通過(guò)三個(gè)元器件的協(xié)同配合，「接觸器+融合開(kāi)關(guān)+熔斷器」方案精準(zhǔn)避開(kāi)了接觸器粘連和熔斷器干燒這兩大保護(hù)盲區(qū)風(fēng)險(xiǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了從低倍率到高倍率故障電流的全域保護(hù)，為儲(chǔ)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(jí)響應(yīng)

回歸實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，不同場(chǎng)景對(duì)保護(hù)裝置的響應(yīng)速度要求也不盡相同。秒級(jí)的全域保護(hù)解決方案下，還有沒(méi)有可能讓安全再快一些？

當(dāng)然！「接觸器+低倍率短路保護(hù)開(kāi)關(guān)+熔斷器」解決方案在全域保護(hù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升了響應(yīng)速度。低倍率短路保護(hù)開(kāi)關(guān)在故障電流達(dá)到閾值時(shí)，無(wú)需BMS指令，即可通過(guò)機(jī)械脫扣自主動(dòng)作實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)分?jǐn)?，避免通訊延遲風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，低倍率短路保護(hù)開(kāi)關(guān)覆蓋更多熔斷器臨界范圍，在熔斷器因一致性問(wèn)題出現(xiàn)臨界位置偏移時(shí)也能提供穩(wěn)定系統(tǒng)保護(hù)，是極速響應(yīng)與高安全要求應(yīng)用場(chǎng)景下的更優(yōu)之選。

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