在全球加速脫碳進程與新型電力系統加快轉型的背景下,鑒于新能源發電的間歇性特性,使得儲能系統已成為新能源規?;瘧玫年P鍵基礎設施,其安全穩定運行也直接關乎能源網絡的可靠性。
然而,盡管儲能系統的發展前路廣闊,但電池儲能系統直流側的電氣安全挑戰卻也日益嚴峻——據中電聯公布數據顯示,2024年投運的電化學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風險概率達1.52%。
如何梳理電池儲能安全“癥結”
破除直流保護系統“盲區”?
施耐德電氣與海博思創聯合發布《全域保護:消除電池儲能系統直流保護盲區》專項白皮書,從系統級保護著手,為直流電保護應用提供了全面完整且可靠的破局之策。
傳統之困
溯源保護盲區
「接觸器+熔斷器」這一組合是長期以來儲能行業電氣保護的常用之選,盡管在過去這種應用較為常見,但其也存在明顯的安全隱患——保護盲區。
接觸器因其結構特性無法承受大電流,在高頻操作或超載時,其觸頭易因所產生的電弧發生熔焊粘連;熔斷器不僅存在不可靠熔斷區,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致熔斷器損壞。

當兩者配合時,電路中存在明顯保護盲區:當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」這一傳統應用缺陷,行業開始嘗試加入「高倍率短路保護開關」,以求實現更寬泛的保護區間。

高倍率短路保護開關能在特定故障發生時,無需依賴BMS系統信號指令、憑借自身脫扣機構動作自動切斷電路。但這一新元器件的加入僅是在高電流區實現了局部保護,并沒有系統性消除保護盲區?!附佑|器+高倍率短路保護開關+熔斷器」的組合未形成系統性協同,對于電池儲能系統的直流保護屬于是“有作用,但還不足以覆蓋全域”。
協同之道
實現全域保護
想要真正實現直流電池儲能系統的“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」,「接觸器+融合開關+熔斷器」這“三劍客”可通過與電池管理系統(BMS)的深度聯動,實現系統性構建“無盲區”的全域保護體系。
當故障電流較小時,由BMS與接觸器實現協同主動保護;
當故障電流高于額定電流一定倍數時,融合開關與BMS展開配合,以秒級響應切斷故障,避免接觸器粘連;
當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同配合,「接觸器+融合開關+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風險,真正實現了從低倍率到高倍率故障電流的全域保護,為儲能系統提供了穩定可靠的安全屏障。
速度之快
突破毫秒級響應
回歸實際應用場景,不同場景對保護裝置的響應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?

當然!「接觸器+低倍率短路保護開關+熔斷器」解決方案在全域保護基礎上,進一步提升了響應速度。低倍率短路保護開關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毫秒級分斷,避免通訊延遲風險。與此同時,低倍率短路保護開關覆蓋更多熔斷器臨界范圍,在熔斷器因一致性問題出現臨界位置偏移時也能提供穩定系統保護,是極速響應與高安全要求應用場景下的更優之選。
隨著電池儲能系統向大容量、高功率密度、高安全需求的不斷演進,電池儲能系統的全域保護同樣需與時俱進。在未來,施耐德電氣將持續以先進的行業洞察與創新的技術協同,守護儲能安全這一新能源規?;l展的“生命線”,護航新型電力系統的安全有序轉型。
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原文標題:重磅白皮書丨消除盲區、守護全域,牢筑電池儲能系統直流保護防線
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