Trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu, các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin đang chuyển từ các dự án trình diễn sang cơ sở hạ tầng lưới điện quy mô lớn. Chỉ riêng ở Trung Quốc, công suất lưu trữ năng lượng kiểu mới được lắp đặt đã đạt 136 GW / 351 GWh vào cuối năm 2025, hướng lên 84% từ cuối năm 2024, theo Cơ quan Năng lượng Quốc gia.
Khi quy mô lưu trữ năng lượng tăng lên, an toàn trở thành nền tảng của tăng trưởng bền vững. Một tủ hoặc hộp đựng pin có thể chứa hàng nghìn cell. Khi quá trình thoát nhiệt bắt đầu, nhiệt, khí, áp suất, khói và ngọn lửa có thể phát triển nhanh chóng và tương tác với nhau. Do đó, an toàn lưu trữ năng lượng không còn có thể chỉ dựa vào một cảm biến nhiệt độ hoặc đầu báo khói truyền thống.
Ngành công nghiệp đang bước vào một giai đoạn mới: cảm biến đa thông số, cảnh báo sớm hơn, tỷ lệ cảnh báo sai thấp hơn và phản ứng liên kết chữa cháy nhanh hơn.
Các tiêu chuẩn đang nâng cao tiêu chuẩn về an toàn lưu trữ năng lượng
Một số tiêu chuẩn quan trọng đang định hình lại khuôn khổ an toàn cho hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa.
GB 44240—2024, các yêu cầu an toàn đối với pin và pin lithium thứ cấp được sử dụng trong hệ thống lưu trữ năng lượng điện, đã được công bố trên Ngày 24 tháng 7 năm 2024 và triển khai trên Ngày 1 tháng 8 năm 2025. Đây là tiêu chuẩn quốc gia bắt buộc tập trung vào các yêu cầu an toàn về pin.
GB/T 51048—2025, tiêu chuẩn thiết kế trạm lưu trữ năng lượng điện hóa, đã được phê duyệt là tiêu chuẩn quốc gia và được triển khai trên Ngày 1 tháng 4 năm 2026, thay thế GB 51048—2014.
GB/T 46261—2025, yêu cầu kỹ thuật chung đối với hệ thống giám sát và cảnh báo cháy trong trạm lưu trữ năng lượng điện hóa, được công bố trên Ngày 29 tháng 8 năm 2025 và dự kiến thực hiện vào ngày Ngày 1 tháng 9 năm 2026. Tiêu chuẩn này áp dụng cho hệ thống phát hiện và báo cháy cũng như các thiết bị liên quan được sử dụng trong hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa, bao gồm các thiết bị điều khiển báo cháy và các thiết bị phát hiện cháy khác nhau.
Đối với các nhà sản xuất hệ thống pin, nhà tích hợp ESS, chủ dự án và nhà cung cấp hệ thống phòng cháy chữa cháy, thông điệp rất rõ ràng: khả năng cảnh báo sớm hỏa hoạn đang trở thành một phần cốt lõi của thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng và sự sẵn sàng tuân thủ.
Tại sao cảnh báo cháy lưu trữ năng lượng cần cảm biến đa chiều
Sự thoát nhiệt của pin không phải là sự kiện xảy ra một lần. Trước khi ngọn lửa nhìn thấy được xuất hiện, một số tín hiệu vật lý và hóa học có thể xuất hiện:
- thoát khí bất thường
- tăng nhiệt độ
- thay đổi áp suất
- rò rỉ điện giải
- tạo khói
- bức xạ ngọn lửa
Các cảm biến khác nhau nắm bắt các giai đoạn khác nhau của chuỗi rủi ro. Nghiên cứu về sự thoát nhiệt của pin lithium-ion cho thấy các loại khí như H₂, CO, CH₄ và C₂H₄ có thể là chỉ báo quan trọng có thể phát hiện được trong quá trình hỏng pin.
Đó là lý do tại sao nên kết hợp hệ thống an toàn ESS mạnh mẽ hơn khí + nhiệt độ + áp suất + khói + ngọn lửa dữ liệu thay vì phụ thuộc vào một chỉ số.
Giải pháp cảm biến an toàn lưu trữ năng lượng của chúng tôi
Chúng tôi cung cấp danh mục cảm biến đa chiều bao gồm các thông số cảnh báo sớm cháy chính:
- Cảm biến khí: CO, H₂, CO₂, VOC, rò rỉ môi chất lạnh
- Cảm biến áp suất: thay đổi áp suất tế bào/thùng chứa và theo dõi bất thường cơ học
- Cảm biến nhiệt độ: phát hiện nhiệt đa điểm và theo dõi sự lan truyền nhiệt
- Cảm biến khói: phát hiện tạo hạt/khói
- Cảm biến ngọn lửa: phát hiện bức xạ ngọn lửa nhanh và phản ứng liên kết lửa
Cùng với nhau, các lớp cảm biến này giúp xây dựng kiến trúc cảnh báo sớm hoàn chỉnh hơn cho các trạm lưu trữ năng lượng, thùng chứa pin, tủ pin, hệ thống làm mát bằng chất lỏng và hệ thống điều khiển liên kết chữa cháy.
1. Cảm biến khí: Phát hiện sự thoát nhiệt trước khi có thể nhìn thấy đám cháy
Thoát khí là một trong những dấu hiệu ban đầu quan trọng nhất cho thấy pin lithium bị hỏng. So với việc tăng nhiệt độ, việc phát hiện khí thường có thể đưa ra các tín hiệu cảnh báo sớm hơn, đặc biệt là trong quá trình phân hủy chất điện phân, hư hỏng thiết bị phân tách hoặc thông hơi sớm.
Cảm biến CO: Xác nhận tiến trình thoát nhiệt
Carbon monoxide là một loại khí đặc trưng được tạo ra trong quá trình phân hủy chất điện phân và sự thoát nhiệt của pin. Việc phát hiện CO có thể giúp xác nhận xem pin đã bước vào giai đoạn hư hỏng nguy hiểm hay chưa và có thể được sử dụng để kích hoạt logic liên kết báo cháy và leo thang cảnh báo.
Giá trị ứng dụng:
- xác nhận thoát nhiệt
- giám sát khí tủ pin
- liên kết cảnh báo cấp container
- hỗ trợ kích hoạt chữa cháy
Cảm biến H₂: Chỉ báo cảnh báo cực kỳ sớm
Hydro có thể được giải phóng trong giai đoạn đầu của hiện tượng bất thường ở pin và có thể xuất hiện trước khi nhiệt độ tăng mạnh. Việc phát hiện H₂ giúp người vận hành có được thời gian quý báu để ứng phó khẩn cấp.
Giá trị ứng dụng:
- cảnh báo thoát nhiệt giai đoạn đầu
- giám sát mô-đun/tủ pin
- kiểm soát thông gió và khóa liên động
- phân tích xu hướng rủi ro
Mô-đun cảm biến phát hiện khí độc hại nguy hiểm EC ZE03
- CO,O2,NH3,H2S,NO2,O3,SO2, CL2,HF,H2,PH3,HCL, v.v.
- Xem hướng dẫn
- Đọc thêm
Cảm biến CO₂: Chỉ báo phụ trợ cho sự phân hủy và lão hóa
CO₂ có thể được tạo ra từ quá trình phân hủy màng SEI và các phản ứng phụ bên trong pin. Khi kết hợp với H₂ và CO, tính năng giám sát CO₂ hỗ trợ xác thực chéo nhiều loại khí và giúp giảm cảnh báo sai.
Giá trị ứng dụng:
- đánh giá quá trình thoát nhiệt
- lão hóa pin và theo dõi phản ứng bất thường
- logic cảnh báo đa thông số
Cảm biến CO2 CO2 PAS quang âm PAS H101-CO2-Z8S-U-40kP
- CO2 điôxít cacbon
- 400 – 5000 trang/phút (có thể mở rộng lên 40000 trang/phút)
- Đọc thêm
Cảm biến VOC: Tín hiệu trực tiếp về rò rỉ điện giải
VOC có liên quan chặt chẽ đến sự rò rỉ và bay hơi chất điện phân. Khi chất điện phân rò rỉ và trộn lẫn với không khí, nguy cơ khí dễ cháy sẽ tăng lên. Cảm biến VOC có thể nhanh chóng nắm bắt tín hiệu này và hỗ trợ can thiệp sớm trước khi đám cháy bùng phát.
Giá trị ứng dụng:
- phát hiện rò rỉ điện giải
- cảnh báo hơi dễ cháy
- giám sát không khí trong tủ và container
- kiểm tra an toàn và bảo trì dự đoán
Cảm biến rò rỉ môi chất lạnh: Bảo vệ hệ thống quản lý nhiệt
Trong các hệ thống lưu trữ năng lượng, điều hòa không khí và bộ làm mát bằng chất lỏng đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa sự tích tụ nhiệt cục bộ. Rò rỉ chất làm lạnh có thể làm giảm hiệu quả làm mát và tăng khả năng xảy ra ứng suất nhiệt.
Giá trị ứng dụng:
- ESS HVAC phát hiện rò rỉ chất làm lạnh
- an toàn làm mát bằng chất lỏng / quản lý nhiệt
- ngăn chặn sự tích tụ nhiệt cục bộ
- cảnh báo bảo trì hệ thống làm mát
2. Cảm biến áp suất: Cảnh báo cơ học về sự giãn nở và thông gió của tế bào
Trong quá trình sạc quá mức, đoản mạch bên trong hoặc thoát nhiệt sớm, pin có thể tạo ra khí nhanh chóng, gây ra thay đổi áp suất. Cảm biến áp suất cung cấp một khía cạnh an toàn cơ học bổ sung cho việc giám sát khí và nhiệt độ.
Cảm biến áp suất có thể giúp phát hiện:
- sưng bất thường
- tăng áp suất bên trong mô-đun pin
- thay đổi áp suất thùng chứa
- Tín hiệu mở van thông gió
- hành vi áp lực bất thường trong không gian kín
Tại sao nó quan trọng:
Cảm biến khí cho chúng ta biết “thứ gì đang được giải phóng”. Cảm biến nhiệt độ cho chúng ta biết “nơi nhiệt đang tăng lên”. Cảm biến áp suất giúp chúng ta biết “liệu ứng suất cơ học bên trong có thay đổi hay không”.
Điều này làm cho việc giám sát áp suất trở thành lớp dự phòng có giá trị trong các hệ thống cảnh báo sớm ESS.
Máy phát áp suất silicon khuếch tán WPCK16
- Máy đo áp suất/Áp suất tuyệt đối/Áp suất đo kín
- -100kPa～0～10kPa…100MPa
- Đọc thêm
3. Cảm biến nhiệt độ: Chỉ báo an toàn trực tiếp nhất
Nhiệt độ vẫn là một trong những chỉ số an toàn trực quan và hoàn thiện nhất trong các hệ thống lưu trữ năng lượng.
Nhiệt độ tăng bất thường có thể đến từ:
- ngắn mạch bên trong
- quá dòng
- kết nối điện kém
- tích tụ nhiệt cục bộ
- sự lan truyền thoát nhiệt
Bằng cách triển khai giám sát nhiệt độ đa điểm, người vận hành hệ thống có thể xác định vị trí các điểm nóng, đánh giá sự lan truyền nhiệt và đánh giá xem rủi ro là cục bộ hay đang phát triển trên các mô-đun/tủ.
Khi dữ liệu nhiệt độ được hợp nhất với dữ liệu khí và áp suất, hệ thống có thể cải thiện độ chính xác của cảnh báo và giảm việc kích hoạt sai.
4. Cảm biến khói: Phát hiện hạt cháy và tiền chất cháy
Phát hiện khói vẫn là một lớp thiết yếu trong phòng cháy chữa cháy ESS. Khi quá trình phân hủy hoặc đốt cháy tạo ra các hạt, cảm biến khói có thể giúp xác định các sự kiện bất thường và hỗ trợ báo động leo thang.
Cảm biến khói đặc biệt hữu ích khi kết hợp với:
- cảm biến khí để cảnh báo sớm
- cảm biến nhiệt độ để xác nhận điểm nóng
- cảm biến ngọn lửa để đáp ứng giai đoạn cháy
- hệ thống chữa cháy cho liên kết tự động
5. Cảm biến ngọn lửa: Phản ứng nhanh ở giai đoạn cháy
Khi sự thoát nhiệt phát triển thành ngọn lửa có thể nhìn thấy được, mỗi giây đều quan trọng. Cảm biến ngọn lửa phát hiện đặc điểm bức xạ quang học của lửa và có thể phản ứng nhanh chóng, giúp kiểm soát lửa lan sang các cụm pin hoặc thùng chứa lân cận.
Giá trị ứng dụng:
- nhận dạng ngọn lửa cấp độ mili giây
- liên kết chữa cháy
- cảnh báo giai đoạn cháy của bình ắc quy
- giảm nguy cơ mở rộng tai nạn
Cảm biến ngọn lửa không phải là sự thay thế cho việc giám sát khí sớm nhưng chúng là lớp phát hiện giai đoạn cuối quan trọng trong chuỗi an toàn hoàn chỉnh.
Kết hợp đa thông số: Từ “Báo động đơn” đến “Cảnh báo sớm đáng tin cậy”
Một hệ thống an toàn ESS mạnh mẽ không nên chỉ thu thập nhiều tín hiệu cảm biến một cách độc lập. Giá trị thực đến từ hợp nhất dữ liệu.
Một chiến lược cảnh báo thực tế có thể bao gồm:
| Giai đoạn cảnh báo | Tín hiệu chính | Hành động hệ thống |
|---|---|---|
| Bất thường sớm | H₂ / VOC / thay đổi áp suất nhẹ | cảnh báo sớm, thông gió, kiểm tra |
| Xác nhận thoát nhiệt | CO + CO₂ + tăng nhiệt độ | báo động leo thang, cách ly, chuẩn bị liên kết chữa cháy |
| Rủi ro phát triển nhanh chóng | tăng áp suất + khói + tăng nhiệt độ | tắt khẩn cấp, sẵn sàng ngăn chặn |
| Giai đoạn cháy | ngọn lửa + khói + nhiệt độ cao | chữa cháy, ứng cứu khẩn cấp |
Cấu trúc này giúp giảm cảnh báo sai đồng thời cải thiện tốc độ cảnh báo.
Lĩnh vực ứng dụng
Giải pháp cảm biến an toàn lưu trữ năng lượng của chúng tôi có thể được áp dụng trong:
- trạm lưu trữ năng lượng pin
- hộp đựng pin
- tủ ắc quy
- hệ thống lưu trữ năng lượng làm mát bằng chất lỏng
- hệ thống lưu trữ năng lượng làm mát bằng không khí
- hệ thống lưu trữ năng lượng phân tán
- lưu trữ năng lượng công nghiệp và thương mại
- dự án lưu trữ năng lượng phía lưới và năng lượng tái tạo
- hệ thống giám sát và cảnh báo cháy
- nền tảng thử nghiệm chạy trốn nhiệt pin
Tại sao chọn nền tảng cảm biến của chúng tôi
Chúng tôi cung cấp một danh mục cảm biến hoàn chỉnh thay vì một thành phần biệt lập duy nhất. Điều này giúp khách hàng xây dựng các hệ thống cảnh báo sớm cháy ESS an toàn hơn và có khả năng mở rộng hơn.
Danh mục cảm biến một cửa
Chúng tôi hỗ trợ phát hiện rò rỉ khí, nhiệt độ, áp suất, khói, ngọn lửa và chất làm lạnh, giúp các nhà tích hợp xây dựng kiến trúc cảm biến hoàn chỉnh.
Tích hợp linh hoạt
Cảm biến và mô-đun của chúng tôi có thể hỗ trợ các dạng sản phẩm khác nhau, bao gồm phát hiện ở cấp độ tủ, giám sát ở cấp độ container, máy dò cố định, hệ thống báo cháy và nền tảng điều khiển thông minh.
Sẵn sàng tuân thủ tốt hơn
Khi các tiêu chuẩn an toàn về lưu trữ năng lượng trở nên có hệ thống hơn, cảm biến đa thông số sẽ giúp chủ dự án và nhà sản xuất thiết bị chuẩn bị cho các yêu cầu cảnh báo và giám sát hỏa hoạn nghiêm ngặt hơn.
Được thiết kế để hoạt động trong thế giới thực
Các cơ sở ESS hoạt động trong các điều kiện phức tạp: nhiệt độ, độ ẩm, nhiễu điện, thay đổi luồng không khí và chu kỳ dịch vụ dài. Độ tin cậy, độ ổn định và hiệu suất chống nhiễu của cảm biến là rất quan trọng.
Ma trận cảm biến được đề xuất cho cảnh báo sớm cháy ESS
| Tín hiệu rủi ro | Loại cảm biến được đề xuất | Mục đích giám sát |
|---|---|---|
| CO | Giải pháp điện hóa/mô-đun | xác nhận thoát nhiệt |
| H₂ | Cảm biến hydro/xúc tác/bán dẫn/điện hóa giải pháp | cảnh báo thoát nhiệt sớm |
| Co₂ | Cảm biến NDIR CO₂ | phán đoán phụ trợ của quá trình phân hủy |
| VOC | Mô-đun PID / MOS / VOC | rò rỉ chất điện phân và phát hiện hơi dễ cháy |
| Chất làm lạnh | cảm biến khí lạnh | phát hiện rò rỉ hệ thống làm mát |
| Áp lực | cảm biến áp suất/máy phát | sưng, thông hơi, áp lực bất thường |
| Nhiệt độ | cảm biến nhiệt độ/hồng ngoại/đo tiếp xúc | phát hiện điểm nóng và giám sát lan truyền nhiệt |
| Khói | cảm biến khói | phát hiện hạt cháy và tiền chất cháy |
| Ngọn lửa | Đầu báo ngọn lửa UV/IR | liên kết ngăn chặn và phản ứng nhanh ở giai đoạn cháy |
Kết luận: Các tiêu chuẩn đang được nâng cấp - Cảm biến phải dẫn đầu
An toàn lưu trữ năng lượng đang chuyển từ “kỷ luật tự giác của doanh nghiệp” sang giai đoạn được tiêu chuẩn hóa và do hệ thống điều khiển hơn. Với việc đếm ngược việc triển khai các tiêu chuẩn cảnh báo và giám sát cháy ESS, mọi trạm lưu trữ năng lượng sẽ cần các phương pháp giám sát mạnh hơn, sớm hơn và đáng tin cậy hơn.
Chúng tôi sẽ tiếp tục tập trung vào công nghệ cảm biến an toàn lưu trữ năng lượng và cung cấp các giải pháp:
- sẵn sàng tuân thủ
- kỹ thuật tiên tiến
- ổn định và bền
- dễ dàng tích hợp
- thích hợp cho việc triển khai nhiều kịch bản
Từ việc giải phóng khí sớm đến tăng nhiệt độ, từ thay đổi áp suất đến khói và lửa, công nghệ cảm biến đa chiều của chúng tôi giúp xây dựng tuyến phòng thủ an toàn mạnh mẽ hơn cho mọi trạm lưu trữ năng lượng.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao cảnh báo cháy kho năng lượng cần cảm biến khí?
Khí thoát ra thường xuất hiện trước khói hoặc ngọn lửa nhìn thấy được. Việc theo dõi các loại khí như H₂, CO, CO₂ và VOC có thể đưa ra các tín hiệu cảnh báo sớm hơn về sự bất thường của pin.
Giám sát nhiệt độ có đủ để đảm bảo an toàn cho ESS không?
Không. Nhiệt độ rất quan trọng nhưng nó có thể tụt hậu so với các phản ứng hóa học ban đầu. Kết hợp nhiệt độ với phát hiện khí, áp suất, khói và ngọn lửa sẽ tạo ra một hệ thống cảnh báo đáng tin cậy hơn.
Phát hiện VOC có ý nghĩa gì đối với an toàn pin?
Phát hiện VOC giúp xác định sự rò rỉ hoặc bay hơi của chất điện phân, điều này có thể chỉ ra nguy cơ hơi dễ cháy và nguy cơ cháy nổ tiềm ẩn.
Tại sao phải giám sát rò rỉ chất làm lạnh trong hệ thống lưu trữ năng lượng?
Nếu chất làm lạnh rò rỉ từ hệ thống làm mát, hiệu suất quản lý nhiệt có thể giảm, làm tăng nguy cơ quá nhiệt cục bộ và lan truyền nhiệt.
Cảm biến áp suất hỗ trợ an toàn pin như thế nào?
Cảm biến áp suất phát hiện các bất thường cơ học như sưng tấy, tạo khí, tăng áp suất hoặc các sự kiện van thông hơi, cung cấp lớp cảnh báo bổ sung ngoài dữ liệu về khí và nhiệt độ.
Sự kết hợp cảm biến tốt nhất cho cảnh báo sớm cháy ESS là gì?
Phương pháp được đề xuất là phản ứng tổng hợp đa thông số: H₂ + CO + CO₂ + VOC + nhiệt độ + áp suất + khói + ngọn lửa, được điều chỉnh theo loại pin, cấu trúc tủ, phương pháp làm mát và thiết kế liên kết cháy.
