安科瑞刘鸿鹏172 一 ⑥⑨⑦② 一5322
随着新型储能在企业侧快速落地,电池簇、母线、逆变升压单元等设备的热安全逐渐成为影响系统可靠性的关键因素。高精度、长距离、可实时定位温度异常的分布式光纤测温技术,因其本质安全、抗电磁干扰与全链路连续监测特性,在储能电站的热安全防护体系中展现出独特价值。本文基于《安科瑞分布式光纤测温系统解决方案》提供的系统原理、指标及应用案例,探讨其在企业储能场站中的适配性与应用优势。
一、储能电站热风险的新特点与传统监测手段的局限性
随着企业侧建设独立储能、电网侧调峰储能等场站日益普及,电芯热失控、直流母线接触电阻增大、电缆长时满载运行等问题愈发突出。储能系统内部结构紧凑、电流密度高、设备间热影响明显,使得“早期,准确,可定位”成为温度监测技术的核心要求。
需求分析
电阻:当电流通过导体时,会产生焦耳热,导致导体温度升高。电阻越大,电流越大,温升越明 显。电力电缆、母线槽等输送电能的设备,都会受到这种影响。
化学反应:当物质之间发生化学反应时,会产生或吸收热量,导致物质温度变化。化学反应的类 型、速率、条件等,都会影响温度的变化。油气管道等输送可燃物质的设备,都会受到这种影响。
摩擦:当物体之间发生相对运动时,会产生摩擦力,导致物体表面温度升高。摩擦力越大,运动 速度越快,温升越明显。输煤管道等输送固体物料的设备,都会受到这种影响。
然而,传统点式温度传感器——例如热电偶、热敏电阻等——在连续复杂结构中往往无法形成完整的热分布图,对突发热点、局部异常点难以做到全覆盖预警,安装布线也受到电磁干扰、线缆长度等限制。在此背景下,分布式光纤测温技术的无源、长距离、抗干扰特性成为储能场景的关键突破点。
二、基于光纤拉曼散射的分布式测温机理与适用性分析
光纤测温系统通过激光脉冲沿光纤传输并利用拉曼散射信号的温度敏感性,实现沿线连续测温。系统可在每0.5m—5cm的空间分辨率下获取温度变化,并可在10km量距离内保持稳定监测。
这一机制具有三个与储能电站高度匹配的特征:
天然抗电磁干扰
储能电站中PCS、高压箱变、电池簇都会产生强电磁环境,而光纤作为无源介质,不受EMC影响。
本质安全,无源链路
光纤本身既是传感器又是传输介质,无需外加供电,适用于电池舱这种严格防爆要求的空间。
连续覆盖热风险点
光纤可沿电池簇侧板、母线外壳、直流汇流排、电缆桥架等关键区段铺设,实现无遗漏的面状监测。
这些特点使得其在“储能电站的热管理系统之外、形成第二套热风险识别体系”方面具备独特价值。
分布式光纤测温--电力电缆测温 应用示意图
分布式光纤测温--配电母线槽测温 应用示意图
分布式光纤测温--管道泄露仓储温度监测 应用示意图
测温主机参数
功能简介
报警功能:定温报警、区域温差报警、温升过快报警、断纤报警、装置异常等报警
可视化显示功能:显示全程分区图、温度分布曲线以及重点监测点的温度随时间变化曲线
查询功能:历史数据的查询、显示;可在系统图上直接查询设备信息、运行参数、统计信息等
分析功能:历史趋势显示,对未来趋势进行评估,提供检修参考信息
应用优势
实时性:系统对待测区域的温度进行7×24小时实时监控,及时发现并定位温度异常点,做到早期预警
分布式:系统为分布式测温,提供连续的动态监测信号,可以实时测量到被监测物体每隔1米(5厘米)各点的温度变化
系统性:光纤本身既做信号传输,也用于温度探测,即通信、传感一体化,通过采用不同的外护套材料,系统可以适应各种环境
准确性:系统的测温精度高,可以达到±0.05℃, 定位精度0.05m
灵活性:各种功能设定由系统主机上的应用软件来实现,可设置多温值报警,并且可以根据环境不同进行修正;每个
报警分区可单独编程,并可按照用户要求进行设计
扩展性:系统可以对多路光纤进行同时测量,根据实际需要,选择多路设备,有4、8、12、16路可以选择
兼容性:系统支持以太网口、RS485接口,向终端用户控制系统提供分区、温度及报警信息
寿命长:铠装感温电缆在不受外力破坏的提下,使用寿命可达25年
使用简易:系统提供可视化界面,界面简单、简洁,不会给客户带来额外的管理费用
本质安全:系统具有本质安全,防爆、抗强电磁干扰、防雷击等特点
三、企业储能电站的典型监测架构构建
结合文件中的母线槽、电缆、管道监测示意图可知,光纤测温系统在复杂曲线、长距离线路上的布设非常成熟,如在母线槽连接处绕光纤监测、在隧道电缆沿线连续布放等成熟经验。这一思路可迁移至储能舱内部结构。
1.电池簇舱体热风险监测
光纤可沿电池模组外侧贴敷,形成等距测温带,实时判断是否存在电芯异常点带来的局部升温,为热失控识别提供“早于烟感和压力阀触发”的早期特征。
2.直流母线与汇流排监测
储能系统中母线连接点是发热点,通过在铜排外侧绕光纤或沿母线槽布置,可实现对接触电阻异常导致的微小温升进行毫定位。
3.电缆、桥架、PCS连接点监测
储能电站中短距离高电流电缆较多,满载可能导致绝缘老化,通过连续布纤可以捕捉沿线温度梯度变化。
4.储能站综合热态趋势分析
系统支持完整的历史趋势分析,通过温度曲线变化识别增长趋势,为企业运维提供预测性检修依据。
结论:分布式光纤测温是储能电站热安全体系的关键底座
随着企业储能日益成为能源管理和需求侧响应的重要组成部分,其安全性与可用性成为企业运营的核心指标。在电池材料不可避免存在老化机理、电站内部空间紧凑、电气部件高负荷的背景下,基于分布式光纤的连续温度监测技术正在成为储能电站“早期热风险识别”的标准配置。
光纤测温系统通过本质安全的无源结构的空间定位能力、长的监测距离以及可视化趋势分析,为企业储能场站构建了一套“早、准、全”的热安全监测体系。
从工程实践到技术指标,该系统在储能场景下已具备充分的可行性与必要性。未来,随着企业对电站安全的要求持续提升,分布式光纤测温将与EMS、BMS、消防联动系统深度融合,成为储能电站智能安全运营的关键支撑。
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