一、选题背景与意义

（一）选题背景

随着全球对清洁能源的需求不断增加，锂电池储能电站作为一种重要的储能方式得到了广泛应用。锂电池具有能量密度高、充放电效率高、寿命长等优点，在电力系统调峰、可再生能源消纳、分布式电源储能等领域发挥着重要作用。然而，锂电池储能电站也存在一定的安全隐患，热失控是其中最为严重的问题之一。热失控是指锂电池在内部或外部因素的作用下，电池内部温度急剧升高，引发一系列的化学反应，导致电池性能下降、起火甚至爆炸。近年来，国内外已经发生了多起锂电池储能电站热失控事故，给人员和财产造成了巨大损失，因此，研究锂电池储能电站热失控传播机理及防控策略具有重要的现实意义。

（二）选题意义

本课题的研究将有助于深入了解锂电池储能电站热失控的发生、发展过程和传播机理，为制定有效的防控策略提供理论依据。通过研究热失控传播机理，可以找出影响热失控传播的关键因素，从而有针对性地采取措施，降低热失控事故的发生概率和危害程度。同时，本课题的研究成果还可以为锂电池储能电站的设计、建设和运行提供参考，提高锂电池储能电站的安全性和可靠性，促进锂电池储能技术的健康发展。

二、国内外研究现状

（一）国外研究现状

国外在锂电池热失控方面的研究起步较早，已经取得了一定的成果。一些研究机构和学者通过实验和数值模拟等方法，对锂电池热失控的发生机理、热传播过程和防控措施进行了深入研究。例如，美国国家可再生能源实验室（NREL）开展了锂电池热失控实验研究，分析了不同因素对热失控的影响；日本的一些研究团队通过数值模拟方法，研究了锂电池热失控在电池模组和电池堆中的传播规律。此外，国外在锂电池储能电站的安全标准和规范方面也比较完善，为锂电池储能电站的安全运行提供了保障。

（二）国内研究现状

国内对锂电池热失控的研究也在不断加强。近年来，国内一些高校和科研机构开展了相关研究工作，取得了一些有价值的成果。例如，清华大学、上海交通大学等高校通过实验和理论分析，研究了锂电池热失控的热生成和热传递过程；中国电力科学研究院等科研机构开展了锂电池储能电站安全评估和防控技术研究。同时，国内也在逐步制定和完善锂电池储能电站的安全标准和规范，但与国外相比，在研究的深度和广度上还存在一定的差距。

三、研究目标与内容

（一）研究目标

本课题的研究目标是深入揭示锂电池储能电站热失控的传播机理，建立热失控传播模型，提出有效的防控策略，为锂电池储能电站的安全运行提供技术支持。具体目标如下：

1. 研究锂电池热失控的发生机理和热生成特性，分析影响热失控发生的关键因素。

2. 揭示锂电池储能电站热失控在电池模组、电池簇和整个电站中的传播规律，建立热失控传播模型。

3. 提出针对锂电池储能电站热失控的防控策略，包括预防措施、监测预警技术和灭火救援方法。

4. 通过实验和数值模拟验证防控策略的有效性。

（二）研究内容

为实现上述研究目标，本课题将开展以下研究内容：

1. 锂电池热失控发生机理研究 - 分析锂电池内部的化学反应过程，研究热失控的触发机制。 - 探讨不同因素（如温度、过充、过放、短路等）对锂电池热失控发生的影响。

2. 锂电池储能电站热失控传播机理研究 - 研究热失控在电池模组内的传播过程，分析电池之间的热传递方式和热传播速度。 - 探讨热失控在电池簇和整个电站中的传播规律，考虑电池布局、通风条件等因素的影响。 - 建立锂电池储能电站热失控传播模型，通过数值模拟方法对热失控传播过程进行仿真分析。

3. 锂电池储能电站热失控防控策略研究 - 提出锂电池储能电站热失控的预防措施，包括电池选型、电池管理系统设计、电站布局优化等。 - 研究锂电池储能电站热失控的监测预警技术，开发适合锂电池储能电站的监测系统。 - 探讨锂电池储能电站热失控的灭火救援方法，评估不同灭火介质和灭火策略的有效性。

4. 防控策略实验验证与优化 - 搭建锂电池储能电站热失控实验平台，开展热失控实验研究，验证防控策略的有效性。 - 根据实验结果对防控策略进行优化和改进，提高防控策略的可靠性和实用性。

四、研究方法与技术路线

（一）研究方法

本课题将综合运用实验研究、理论分析和数值模拟等方法开展研究工作。

1. 实验研究：搭建锂电池热失控实验平台，开展锂电池热失控实验，测量电池热失控过程中的温度、电压、压力等参数，分析热失控的发生和传播规律。

2. 理论分析：运用化学动力学、热动力学等理论知识，分析锂电池内部的化学反应过程和热传递过程，建立热失控的理论模型。

3. 数值模拟：采用专业的数值模拟软件，对锂电池储能电站热失控传播过程进行数值模拟，分析不同因素对热失控传播的影响。

（二）技术路线

本课题的技术路线如下：

1. 资料收集与调研：收集国内外相关文献资料，调研锂电池储能电站的发展现状和安全问题。

2. 实验平台搭建：搭建锂电池热失控实验平台，包括电池模组、电池簇实验平台和整个电站的缩比实验平台。

3. 实验研究：开展锂电池热失控实验，测量实验数据，分析热失控的发生和传播规律。

4. 理论分析与模型建立：运用理论知识分析实验结果，建立锂电池热失控的理论模型和传播模型。

5. 数值模拟：采用数值模拟软件对热失控传播过程进行模拟，验证理论模型的正确性，分析不同因素对热失控传播的影响。

6. 防控策略研究：根据实验和模拟结果，提出锂电池储能电站热失控的防控策略。

7. 实验验证与优化：通过实验验证防控策略的有效性，根据实验结果对防控策略进行优化和改进。

8. 成果总结与论文撰写：总结研究成果，撰写研究报告和学术论文。

五、预期成果与创新点

（一）预期成果

1. 建立锂电池储能电站热失控传播模型，揭示热失控的传播机理。

2. 提出一套有效的锂电池储能电站热失控防控策略，包括预防措施、监测预警技术和灭火救援方法。

3. 发表若干篇高水平的学术论文，其中包括 SCI/EI 收录论文。

4. 申请相关专利和软件著作权。

（二）创新点

1. 综合考虑电池模组、电池簇和整个电站的热失控传播过程，建立更加全面、准确的热失控传播模型。

2. 提出基于多参数融合的锂电池储能电站热失控监测预警技术，提高监测预警的准确性和及时性。

3. 开发新型的锂电池储能电站灭火介质和灭火策略，提高灭火效率和安全性。

六、研究计划

本课题计划分为四个阶段进行：

1. 第一阶段 - 收集国内外相关文献资料，调研锂电池储能电站的发展现状和安全问题。 - 确定研究方案和技术路线，制定详细的研究计划。

2. 第二阶段 - 搭建锂电池热失控实验平台，开展锂电池热失控实验研究。 - 运用理论知识分析实验结果，建立锂电池热失控的理论模型和传播模型。 - 采用数值模拟软件对热失控传播过程进行模拟，分析不同因素对热失控传播的影响。

3. 第三阶段 - 根据实验和模拟结果，提出锂电池储能电站热失控的防控策略。 - 开展防控策略的实验验证和优化工作，提高防控策略的可靠性和实用性。

4. 第四阶段 - 总结研究成果，撰写研究报告和学术论文。 - 整理实验数据和研究资料，进行课题验收准备工作。

七、研究人员与条件保障

（一）研究人员

本课题在电池热管理、热动力学、安全工程等领域具有深厚的理论基础和实践经验，能够为课题的研究提供有力的技术支持。

（二）条件保障

本课题所在单位拥有先进的实验设备和科研平台，如热成像仪、电池充放电测试仪、数值模拟软件等，能够满足课题研究的实验和模拟需求。同时，单位还具备良好的科研氛围和学术交流环境，为课题的研究提供了有力的保障。

八、风险评估与应对措施

（一）风险评估

在课题研究过程中，可能会遇到以下风险：

1. 实验设备故障：实验设备可能会出现故障，影响实验进度和数据准确性。

2. 数值模拟结果与实验结果不符：由于模型简化和参数不确定性等原因，数值模拟结果可能与实验结果存在一定的偏差。

3. 研究进度滞后：由于研究难度较大、实验条件限制等原因，可能会导致研究进度滞后。

（二）应对措施

针对上述风险，采取以下应对措施：

1. 定期对实验设备进行维护和保养，建立设备故障应急预案，及时修复故障设备。

2. 对数值模拟模型进行不断优化和验证，提高模型的准确性和可靠性。同时，结合实验结果对数值模拟结果进行修正。

3. 合理安排研究进度，制定详细的进度计划，加强对研究进度的监控和管理。及时调整研究方案，确保研究任务按时完成。

综上所述，本课题具有重要的理论和实际意义，研究方案合理可行，研究团队和条件保障充足。通过本课题的研究，有望深入揭示锂电池储能电站热失控的传播机理，提出有效的防控策略，为锂电池储能电站的安全运行提供技术支持。