前言
PREFACE

21世纪是新能源革命蓬勃发展的时代。大力发展可再生能源，是人类解决资源短缺、能源危机和环境污染等问题的必由之路。然而，可再生能源发电的大规模并网问题一直是制约其发展的关键。新能源配套储能，是目前世界上公认的消纳可再生能源最有效的途径之一。2020年我国电化学储能新增装机容量为785.1MW，其中锂离子电池储能新增装机容量为762.3MW。得益于“十四五”期间更多利好政策的颁布，预计在2020—2024年期间电化学储能的年复合增长率将有望超过65%，2024年年底电化学储能的市场装机规模将接近24GW。

然而，锂离子电池本身存在着不能忽视的安全隐患，随着电池能量密度等指标的提高，锂离子电池的安全性问题也越发尖锐。已经报道了多起锂离子电池储能电站安全事故，储能电池的安全性已经成为了当前重要的研究方向。相对电动汽车而言，储能电站电池数量多、排列相对密集，运行工况更加严峻。若单体电池因故障发生热失控，极易导致周围电池发生连锁反应，引发储能舱着火和爆炸事故。现有的储能电站预警手段尚不足以完全避免安全事故的发生，因此需要更加有效和及时的早期预警系统或者装置相互配合，从而全面保障储能电站的安全可靠运行。

本书结合作者多年来的研究实践，详细叙述了锂离子电池储能电站的早期安全预警和防护技术细节。第1章阐述了锂离子电池储能电站存在的安全隐患，梳理分析了国内外一系列锂离子电池储能电站安全事故，并总结了现行的电化学储能及锂离子电池储能电站相关安全规范；第2章阐述了锂离子电池热失控相关原理和过程，为热失控预警方法的研究做理论准备；第3章主要讨论了磷酸铁锂电池单体及模组过充特性、热蔓延问题和热防护方法；第4章提出了锂离子电池储能电站早期安全预警的概念；第5～10章系统深入地论述了阻抗预警、内部温度预警、特征气体预警、特征声音预警、特征声音故障定位、特征图像预警等早期预警方法基础理论、仿真建模、实验验证与实施细节；第11、12章介绍了预制舱式锂离子电池储能电站的爆炸特性和防护要点，以及火灾事故中的灭火剂选择和能效问题。本书力求从储能电站的实际运行环境出发，以精练准确的文字和翔实的内容，帮助相关领域读者了解储能电站的安全需求、掌握储能电站的早期安全预警方法和防护要点，助力我国储能行业的健康发展。

本书是作者所在团队在电化学储能安全领域研究开发工作的结晶，也是多年研究成果的集中体现。参加本书资料整理的有博士研究生吕娜伟、鲁红飞，硕士研究生孙宜听、牛志远、赵蓝天、石爽、苏同伦、赵智兴、王怀铷、李耀威等。在此对团队博士、硕士研究生的辛苦付出表示由衷的感谢。还要感谢国网江苏省电力有限公司电力科学研究院对本书中电池模组燃烧实验研究提供的支持和帮助。

锂离子电池储能安全涉及电气、电化学、安全工程、材料等多学科交叉，我们希望将研究团队在该领域的研究成果与心得体会奉献给读者。但由于作者水平有限，有些理论与技术还在探讨中，书中难免存在疏漏之处，欢迎广大读者批评指正。

金阳

2021年冬于郑州大学电气工程学院