雙層結(jié)構(gòu)預(yù)制艙式磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電站熱失控氣體爆炸模擬

電化學(xué)儲(chǔ)能電站由于其能量密度高、單位成本低、使用壽命長、循環(huán)次數(shù)較多等特點(diǎn)，成為目前應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能技術(shù)

。國內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能電站建設(shè)如火如荼，目前已投入運(yùn)行和在建的電化學(xué)儲(chǔ)能電站以預(yù)制艙式鋰離子電池儲(chǔ)能電站為主

，為優(yōu)化儲(chǔ)能電站占地面積及空間問題，業(yè)界提出了一種新的雙層預(yù)制儲(chǔ)能艙解決方案。

然而，鋰離子電池本身存在不可忽視的安全性問題，主要由其本征的發(fā)熱特性而決定，電池起火會(huì)引起毗鄰電池的連鎖反應(yīng)，造成電池模組及簇的熱失控，在儲(chǔ)能艙內(nèi)的封閉環(huán)境下有爆炸的可能性，對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能電站的消防安全造成嚴(yán)重威脅

。近年來關(guān)于鋰離子電池引發(fā)的火災(zāi)爆炸事故屢見報(bào)道。2021 年4 月16 日，北京市豐臺(tái)區(qū)集美大紅門25 MWh直流光儲(chǔ)充一體化電站火災(zāi)事故致2 名消防員犧牲。鋰離子電池安全性成為扼制鋰離子電池規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸

。

近年來，隨著儲(chǔ)能電站的迅速發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)儲(chǔ)能電站安全性的研究成果層出不窮。Wang等

全面總結(jié)了單體鋰離子電池和電池模組的熱失控特性，并研究了相關(guān)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)，提出了對(duì)鋰電池火災(zāi)的防護(hù)建議。Huang等

通過實(shí)驗(yàn)研究了不同荷電狀態(tài)(state of charge，SOC)下鋰離子電池的熱失控特性及其在不同電連接方式下大容量電池模組中的傳播特性，研究表明隨著SOC 的增加，電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生可燃?xì)怏w的速率和濃度均大幅增加。Li 等

通過FLACS 軟件評(píng)估實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其在火焰行為、最大外部火焰長度、火焰和壓力時(shí)間對(duì)應(yīng)等方面具有較好的準(zhǔn)確性。Jin 等

通過進(jìn)行8.8 kWh 磷酸鐵鋰電池模組過充熱失控實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，僅單個(gè)電池模組在熱失控發(fā)展過程中所產(chǎn)生的可燃?xì)庾阋砸鸨ㄊ鹿?，混合可燃?xì)庵饕煞譃槠娊庖?，并且使用FLACS 可以較好地模擬爆炸產(chǎn)生的火焰波及超壓沖擊。牛志遠(yuǎn)等

基于FLACS 平臺(tái)以1∶1 尺寸搭建某儲(chǔ)能電站模型，研究了由鋰電池?zé)崾Э匾l(fā)的單一儲(chǔ)能艙爆炸對(duì)周圍儲(chǔ)能艙的破壞性。這些研究主要是電池?zé)崾Э睾皖A(yù)制艙式儲(chǔ)能電站爆炸方面，而對(duì)未來可能逐漸推廣的雙層預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站的研究尚未涉及。

德伐日太太出生于被侮辱、被迫害的農(nóng)家，對(duì)封建貴族懷有深仇大恨。她像男子般與丈夫共同謀劃革命，她堅(jiān)強(qiáng)的性格、卓越的才智和非凡的組織領(lǐng)導(dǎo)能力贏得“復(fù)仇女神”與“雅克”們的擁護(hù)?？墒撬齾s被仇恨主宰了心智，成為一個(gè)冷酷、兇狠、狹隘的復(fù)仇者，最終，喪失心智的復(fù)仇使她喪命于槍支走火。

幽靜空間是一個(gè)過渡空間，有曲徑通幽的感受，步道一旁有山水屏風(fēng)隔斷，中間種植造型古木，另一旁疊水造景，步移景異，動(dòng)靜結(jié)合。

針對(duì)目前的雙層預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站面臨的安全性問題，本研究擬綜合考慮雙層預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站的結(jié)構(gòu)特性，通過在真實(shí)儲(chǔ)能場景的基礎(chǔ)上建立氣體爆炸仿真模型，對(duì)雙層儲(chǔ)能預(yù)制艙的典型氣體爆炸過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析，對(duì)比研究上層和下層儲(chǔ)能艙的爆炸特性，并進(jìn)一步分析單層儲(chǔ)能艙和雙層儲(chǔ)能艙的爆炸特性對(duì)比。氣體爆炸特性研究可為雙層預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)及推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 雙層預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站模型

1.1 雙層預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站可行性分析

由于真實(shí)儲(chǔ)能場景爆炸實(shí)驗(yàn)具有極高危險(xiǎn)性，本文通過數(shù)值模擬方法對(duì)預(yù)制艙內(nèi)氣體爆炸過程及危害進(jìn)行研究，利用有限元分析軟件FLACS 建立雙層預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站氣體爆炸模型，進(jìn)行數(shù)值分析研究

。

雙層布置的磷酸鐵鋰電池預(yù)制艙發(fā)生熱失控時(shí)，為了防止火焰上下竄動(dòng)，在兩個(gè)電池預(yù)制艙之間增加防火隔斷。

1.2 數(shù)值計(jì)算原理

現(xiàn)有技術(shù)中為解決電池儲(chǔ)能艙占地面積過大、土地利用效率不高的問題，提出將兩個(gè)儲(chǔ)能艙進(jìn)行疊加布置，兩個(gè)電池儲(chǔ)能艙呈上下布設(shè)，并各自相對(duì)獨(dú)立，兩電池預(yù)制艙中的上層電池預(yù)制艙懸空式安裝于下層電池預(yù)制艙的上方，如圖1所示。

根據(jù)《豐臺(tái)區(qū)“4·16”較大火災(zāi)事故調(diào)查報(bào)告》

，引起儲(chǔ)能電站爆炸的可燃?xì)怏w的主要成分為磷酸鐵鋰電池模組的汽化電解液：碳酸甲乙酯C

H

O

、碳酸亞乙酯C

H

O

。由于軟件中的可燃?xì)怏w數(shù)據(jù)庫未收錄這兩種成分的數(shù)據(jù)，因此在以下數(shù)值研究中將使用CH

、CO 和CO

三種氣體的混合氣體來等效，氣體類型等效方程如下：

式中，

為流體密度的時(shí)間平均值；

為一般變量的時(shí)間平均值；

為速度的時(shí)間平均值；

為

的湍流輸送系數(shù)；

S

為不同

項(xiàng)的源項(xiàng)。

圖9(a)中可以看出，在0.5 s 前由于泄壓孔未打開，艙內(nèi)超壓變化速率具有良好的一致性，隨后由于P5 處超壓升至3 kPa 的開啟壓差，導(dǎo)致儲(chǔ)能艙中部聚集的超壓得到泄放，P6 處超壓短暫，但由于艙內(nèi)可燃?xì)怏w的劇烈燃燒，艙內(nèi)中部超壓的積聚速率超過了P5 泄壓孔的泄放速率，并于

=0.7 s升至3 kPa，P6隨即被打開；艙門泄壓孔P1和P2由于開啟壓差較高，在所承受平均壓力持續(xù)達(dá)到20 kPa，被打開后逐漸降低。圖9(b)中可以看出，儲(chǔ)能艙上層由于被下層引燃，泄壓孔超壓變化速率與下層基本相同，在達(dá)到開啟壓差后迅速下降。監(jiān)測點(diǎn)的超壓變化如圖10所示。

FLACS 在三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上求解可壓縮Navier-Stokes 方程，采用理想氣體狀態(tài)方程和湍流模型，使用有限體積法求解。在爆炸過程中，所有狀態(tài)參數(shù)遵循質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒等化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，控制方程

的一般形式如下：

1） 工程應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，SNCR+低溫SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)投運(yùn)初期可保證NOx穩(wěn)定達(dá)標(biāo)且氨逃逸低，隨著催化劑使用時(shí)間延長，催化劑性能會(huì)逐漸降低，建議設(shè)置SCR催化劑熱再生系統(tǒng)以延長催化劑使用壽命。

由于實(shí)際電池爆炸事故多是因單體電池燃燒引發(fā)的連環(huán)燃燒，在密閉空間內(nèi)一旦不能及時(shí)遏制火勢，最終將會(huì)引發(fā)全部的電池模組爆炸，故可認(rèn)為對(duì)于電池模組容量一定的電池艙，燃料總量是確定的。目前電化學(xué)儲(chǔ)能電站應(yīng)用較為廣泛的單個(gè)86 Ah 磷酸鐵鋰電池所含電解質(zhì)總量為355 g，其中C

H

O

含量為36.8%，C

H

O

含量為63.2%。根據(jù)單個(gè)鋰離子電池模組中電解質(zhì)的總量計(jì)算得到爆炸前40 尺標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)能艙內(nèi)電池模組的可燃?xì)怏w總量。與艙內(nèi)空氣混合后，CO 所占艙內(nèi)總氣體的體積分?jǐn)?shù)為4.23%，CH

所占艙內(nèi)總氣體的體積分?jǐn)?shù)為6.73%。

1.3 物理模型建立

為最大程度還原儲(chǔ)能電站工作環(huán)境，建立物理幾何模型，模型場景設(shè)置為雙層預(yù)制艙式磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站，在該電池管理系統(tǒng)BMS 管理失效或電池模組內(nèi)的某單體電池發(fā)生充電過充時(shí)，熱失控導(dǎo)致的儲(chǔ)能艙內(nèi)所有電池模組連環(huán)燃燒，并引發(fā)爆炸。物理模型如圖2所示。

如圖2(a)所示在水平方向建立

、

軸，垂直向上方向建立

軸，共包含9 個(gè)雙層儲(chǔ)能艙，雙層儲(chǔ)能艙幾何尺寸為12 m×2.4 m×6 m，相鄰儲(chǔ)能艙的間隔沿

軸方向?yàn)? m，沿

軸為3 m，計(jì)算區(qū)域擴(kuò)大為50 m×24 m×10 m。儲(chǔ)能艙內(nèi)部中間留有0.8 m 寬的過道，通道兩側(cè)對(duì)稱布置有電池架、電池模塊外殼、電池模塊等大型幾何體；電池架每側(cè)設(shè)7 層16 列；電池模塊外殼尺寸為0.7 m×0.5 m×0.25 m。為縮短計(jì)算時(shí)間，在不影響結(jié)果的前提下，對(duì)儲(chǔ)能艙附近網(wǎng)格進(jìn)行局部加密，在邊界區(qū)域?qū)⒕W(wǎng)格適當(dāng)減少。

圖2(b)所示為雙層儲(chǔ)能艙體上的泄壓孔及編號(hào)。儲(chǔ)能艙每層設(shè)有4個(gè)泄壓孔，每個(gè)雙層儲(chǔ)能艙共8 個(gè)泄壓孔，其中P1 和P3 日常作為維護(hù)艙門，爆炸時(shí)起泄壓作用；P2和P4僅具有泄壓功能，日常維護(hù)不開啟。泄壓孔的具體設(shè)置參數(shù)見表1。

爆炸初始點(diǎn)設(shè)置在圖2(a)中心儲(chǔ)能艙下層中部。監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置如圖2(c)所示：M1 位于電池艙下層內(nèi)部中心；M2位于電池艙上層內(nèi)部中心；M3位于泄壓板P1 外部4 m 處，即相鄰儲(chǔ)能艙艙門處；M4位于泄壓板P5外部3 m處，即相鄰儲(chǔ)能艙泄壓板處。爆炸參數(shù)設(shè)置初始條件見表2。

表征氣體爆炸特征的參數(shù)主要有爆炸壓力、升壓速率、火焰溫度、火焰速度、燃燒速度等

。為詳細(xì)描述雙層預(yù)制艙式儲(chǔ)能艙爆炸對(duì)周圍建筑的影響，本文選用燃燒率

、溫度

和超壓變化為輸出變量。

圖3(a)所示為爆炸發(fā)生后0.36 s 的溫度分布，此時(shí)處于爆炸初期，溫度場以起火點(diǎn)為中心呈球形分布，中心處溫度已高達(dá)2000 K。從圖3(b)、3(c)可以看出，高溫在0.41 s 時(shí)最先通過泄壓孔P5 處向儲(chǔ)能艙外傳，受爆炸方向影響，隨后在

=0.58 s后沖破艙門。從圖3(d)可以看出，高溫波在傳播至艙外后，開始往上方傳播，中心溫度最高，最高達(dá)1700 K 以上。由于仿真中上層艙體為隔熱絕緣物體，且無法模擬爆炸結(jié)束后的溫度分布，考慮到實(shí)際事故場景中高溫?zé)煔獾臄U(kuò)散以及熱量的傳遞，隨著時(shí)間的推移儲(chǔ)能艙上層將完全被高溫?zé)煔飧采w。爆炸時(shí)監(jiān)測點(diǎn)超壓變化如圖4所示。

2 雙層預(yù)制艙式儲(chǔ)能電站爆炸特性

考慮到隨著電池?zé)崾Э胤磻?yīng)的持續(xù)進(jìn)行，會(huì)產(chǎn)生H

等可燃性氣體，故本文分別設(shè)置了兩種場景：①電池?zé)崾Э卦缙诎l(fā)生爆炸，H

尚未產(chǎn)生及H

濃度較低時(shí)，此時(shí)的可燃?xì)怏w主要成分為汽化電解液；②電池?zé)崾Э睾笃诎l(fā)生爆炸時(shí)，電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生30%含量的H

與汽化電解液共同參與爆炸燃燒反應(yīng)

。

以點(diǎn)火時(shí)刻為起始時(shí)間

=0 s，進(jìn)行仿真研究分析。為了更清晰地觀察爆炸中火焰燃燒情況，對(duì)1 號(hào)儲(chǔ)能艙所在區(qū)域進(jìn)行放大，其中儲(chǔ)能艙部分墻體作透明處理。

2.1 下層儲(chǔ)能艙燃燒爆炸特性

當(dāng)下層儲(chǔ)能艙起火后，由于雙層連接處的防火防爆板而未引起上層儲(chǔ)能艙爆炸時(shí)，事故可簡化為普通單層儲(chǔ)能艙爆炸，但不同之處在于，上層儲(chǔ)能艙和其連接更為緊密，危險(xiǎn)性更高，因此有必要單獨(dú)研究下層儲(chǔ)能艙的爆炸特性。爆炸時(shí)溫度變化如圖3所示。

局部二值擬合模型（LBF模型）的提出是用于解決在對(duì)灰度不均勻圖像分割上遇到的難題，它是通過引入高斯核函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。給定一幅圖像I(x)(x ∈Ω ),Ω為圖像域，對(duì)于圖像域Ω中每個(gè)點(diǎn)x，其對(duì)應(yīng)的能量函數(shù)為：

由于真實(shí)儲(chǔ)能電站中電池成本昂貴，且真實(shí)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性極高，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)難以獲得，因此選擇使用以上建模方法，建立與Li等

研究中相同的模型，在相同的爆炸條件下進(jìn)行仿真，并將仿真數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，在可燃?xì)怏w濃度較高(25%)時(shí)，誤差在10%以內(nèi)，在濃度較低時(shí)，誤差也控制在15%以內(nèi)，屬于可接受范圍。說明本研究中的爆炸模型、邊界條件以及參數(shù)設(shè)定具有可行性。

從圖4 可以看出，監(jiān)測點(diǎn)M1 由于位于爆炸中心，在爆炸發(fā)生后，超壓持續(xù)升高至38 kPa，在

=0.62 s 泄壓孔均打開后開始下降，監(jiān)測點(diǎn)M3 位于3 號(hào)儲(chǔ)能艙上，其超壓隨著艙門泄壓孔P1 處擴(kuò)散的沖擊波最高升至10 kPa 后開始下降，并短暫出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，監(jiān)測點(diǎn)M4 位于2 號(hào)儲(chǔ)能艙上，其超壓隨著泄壓孔P5 處擴(kuò)散的沖擊波最高升至3 kPa后開始下降。

仿真結(jié)果表明，雙層儲(chǔ)能艙下層爆炸時(shí)：①艙內(nèi)溫度最高可達(dá)2119 K，側(cè)面泄壓孔最早于0.41 s即被突破；②儲(chǔ)能艙下層爆炸產(chǎn)生的沖擊波對(duì)相鄰儲(chǔ)能艙的超壓影響巨大；③儲(chǔ)能艙爆炸產(chǎn)生的高溫在沿泄壓孔傳遞出去后，傳播距離遠(yuǎn)、范圍大，極易引起周圍相鄰儲(chǔ)能艙燃燒。

2.2 上層儲(chǔ)能艙燃燒爆炸特性

仿真結(jié)果表明：①雙層預(yù)制儲(chǔ)能艙爆炸產(chǎn)生的火焰可直接沖擊相鄰的儲(chǔ)能艙體；②爆炸后儲(chǔ)能艙內(nèi)最高溫度可達(dá)2100 K 以上，受到爆炸沖擊的影響，艙門外的高溫?zé)煔鉁囟确逯悼蛇_(dá)1800 K以上；③爆炸產(chǎn)生的超壓沖擊波可突破相鄰儲(chǔ)能艙的臨界壓強(qiáng)，火焰和高溫涌入，有引起連環(huán)爆炸的危險(xiǎn)。

我們不該去與讀者們爭論什么才是好文章，也不該“貪心”地想要去滿足每一個(gè)讀者，因?yàn)槊總€(gè)人的喜好，都是不同的。

圖5(a)所示為爆炸發(fā)生后0.40 s 的溫度分布，溫度場呈球形分布，最高溫度為2112 K。從圖5(b)、5(c)可以看出，泄壓孔P7在

=0.41 s時(shí)打開，隨后高溫沿泄壓孔蔓延至艙外，并逐漸向兩側(cè)蔓延。圖5(d)高溫波傳遞至艙外后，受爆炸沖擊影響主要沿水平方向向四周傳播，高溫完全覆蓋儲(chǔ)能艙。觀察溫度場分布可得出結(jié)論：儲(chǔ)能艙上層爆炸時(shí)，下層受溫度影響較小。儲(chǔ)能艙上層爆炸時(shí)超壓變化如圖6所示。

依次將3.2和3.3節(jié)的結(jié)果與Lambert-Beer定律計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較.選擇與3.2節(jié)中相同的條件，基于Lambert-Beer定律，計(jì)算三種輻射波在平流霧和輻射霧中的透過率TLB，并與Monte Carlo仿真的透過率TMC進(jìn)行比較，結(jié)果如圖7所示，縱坐標(biāo)Difference value=TMC-TLB.

從圖6可以看出，儲(chǔ)能艙上層爆炸時(shí)，艙內(nèi)超壓最高達(dá)32 kPa，

=0.62 s后開始下降。由于監(jiān)測點(diǎn)M3 和M4 距上層儲(chǔ)能艙較遠(yuǎn)，超壓變化滯后，在

=0.63 s后開始波動(dòng)，但幅值較小，最高值僅為2.4 kPa。

仿真結(jié)果表明，儲(chǔ)能艙上層發(fā)生爆炸后：①艙內(nèi)溫度最高可達(dá)2112 K；②上層儲(chǔ)能艙爆炸后艙內(nèi)壓力值最高為32 kPa，對(duì)相鄰儲(chǔ)能艙的超壓沖擊影響較小。

反思性教學(xué)實(shí)際上就是教師自發(fā)進(jìn)行的自我教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)管理與調(diào)節(jié)，教師對(duì)自我教學(xué)實(shí)踐的反思很大程度上依托于自我的教學(xué)主動(dòng)性與積極性，只有讓教師自發(fā)地去關(guān)注自身的教學(xué)效果，去關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并且教師具有不斷進(jìn)取的精神，才能在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行持續(xù)性自我反思，不斷積累經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提高自身的教學(xué)能力，實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展。

2.3 雙層儲(chǔ)能艙燃燒爆炸特性

當(dāng)儲(chǔ)能艙下層爆炸產(chǎn)生的明火通過電纜通道傳播至上層后，儲(chǔ)能艙雙層會(huì)一同發(fā)生爆炸事故，爆炸過程中的燃燒波變化如圖7所示。

從圖7(a)可以看出，當(dāng)儲(chǔ)能艙下層因電池模組熱失控起火后，火焰可沿電纜通道將上層引燃，在儲(chǔ)能艙密閉空間內(nèi)造成兩層電池模組同時(shí)爆炸，電解液燃燒速率最高可達(dá)19.12 kg/(m

·s)。從圖7(b)可以看出，由于起火點(diǎn)位于下層，下層的火焰蔓延速率高于上層，同時(shí)火焰波擴(kuò)散的前端燃燒率高于后端。從圖7(c)、7(d)可以看出，儲(chǔ)能艙兩側(cè)泄壓孔P5和P7最早被打開，之后傳遞至艙外的可燃?xì)獬瘍蓚?cè)擴(kuò)散并繼續(xù)燃燒。從圖7(e)、7(f)可以看到，兩端艙門打開后，儲(chǔ)能艙內(nèi)部深處側(cè)門處燃燒率較高，部分汽化電解液隨沖擊波擴(kuò)散至艙外后繼續(xù)燃燒，爆炸在起火0.8 s 后開始減弱，余波大部分在儲(chǔ)能艙內(nèi)繼續(xù)燃燒。

為了分析爆炸事故中溫度對(duì)儲(chǔ)能艙的影響，選取溫度作為輸出變量進(jìn)行研究。泄壓孔處的溫度變化如圖8所示。

從圖8 可以看出，爆炸產(chǎn)生的高溫最高可達(dá)2123 K，隨著爆炸的進(jìn)行覆蓋全艙，同時(shí)由于儲(chǔ)能艙內(nèi)部封閉環(huán)境，持續(xù)時(shí)間較長。從圖8(a)可以看出，兩端艙門P1和P3由于處于爆炸主要擴(kuò)散方向，且面積較大，被沖破后艙外溫度最高達(dá)1800 K，極易引起相鄰儲(chǔ)能艙的連環(huán)燃爆事故。從圖8(b)可以看出，儲(chǔ)能艙側(cè)面艙門P4由于避開爆炸沖擊正面，艙外溫度較低。從圖8(c)可以看出，泄壓孔P6 和P7 位于起火點(diǎn)附近，打開時(shí)間最早，艙外溫度迅速升高，但由于面積較小，傳播距離有限。

作為現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)體系的重要組成部分，期貨市場憑借其特有的價(jià)格發(fā)現(xiàn)和套期保值功能在國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中扮演著不可替代的角色。而原油作為一種重要的能源和化工原料，無論是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面還是國家安全方面都具有舉足輕重的地位。20世紀(jì)90年代以來，國際石油期貨市場及相關(guān)衍生品市場得到迅猛發(fā)展，已成為國際金融市場的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。期貨市場最基礎(chǔ)的功能是價(jià)格發(fā)現(xiàn)，而期貨市場能否充分發(fā)揮其價(jià)格發(fā)現(xiàn)功能，市場是否有效率則是前提和關(guān)鍵。

“醫(yī)院設(shè)有績效辦公室，績效考核管理方面具有實(shí)踐基礎(chǔ)，而這項(xiàng)工作的著眼點(diǎn)就在于借力信息化，真正實(shí)現(xiàn)管理的精細(xì)化！”封國生也表示，沒有信息化基礎(chǔ)，精細(xì)化管理可能就是“空中樓閣”。在這項(xiàng)工作的推動(dòng)過程中，醫(yī)院信息中心以問題為導(dǎo)向，整合貫通了醫(yī)院既往存在的60多個(gè)子系統(tǒng)，逐步消除信息孤島，真正實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

接下來以雙層儲(chǔ)能艙較為脆弱的泄壓板為研究對(duì)象，分析爆炸時(shí)超壓對(duì)其的影響，各泄壓孔所承受平均壓力的變化曲線如圖9所示，其中壓力數(shù)值正負(fù)僅代表方向，強(qiáng)度為其絕對(duì)值大小。

設(shè)有6輛集裝箱拖車同時(shí)工作，每輛承載量為4 TEU；船舶最大承載量為200 TEU，平均日租費(fèi)為7 500元.以此為背景，水上“巴士”與集裝箱拖車運(yùn)輸?shù)某杀緝r(jià)值量之差如圖4所示.

從圖10可以看出，監(jiān)測點(diǎn)M1、M3和M4處隨時(shí)間波動(dòng)的壓力數(shù)值與圖10 雙層儲(chǔ)能艙爆炸時(shí)基本一致，可得出結(jié)論，雙層儲(chǔ)能艙對(duì)周圍相鄰儲(chǔ)能艙的超壓影響主要來源于儲(chǔ)能艙下層爆炸的沖擊波。在本文模擬環(huán)境中，“

”方向的相鄰儲(chǔ)能艙被沖擊至自身臨界壓差，引起連環(huán)爆炸的可能性更高。

在研究底層儲(chǔ)能艙爆炸特性后，接下來將對(duì)儲(chǔ)能艙上層爆炸未傳遞至下層時(shí)的爆炸效果進(jìn)行研究，爆炸時(shí)溫度變化如圖5所示。

2.4 氫氣參與爆炸時(shí)的雙層儲(chǔ)能艙爆炸特性

當(dāng)鋰電池?zé)崾Э胤磻?yīng)后期發(fā)生爆炸時(shí)，此時(shí)可燃?xì)庵屑s有30%含量的H

參與爆炸，改變可燃?xì)獬煞旨氨壤?，雙層儲(chǔ)能艙爆炸的溫度及超壓曲線分別如圖11、圖12所示。

羅扎諾夫非常自信地宣布：“《隱居》是空前絕后的?！盵3]62 正是這種對(duì)個(gè)性自由(任性)的充分肯定，可以解釋羅扎諾夫身上的許多現(xiàn)象，諸如“雙面雅努斯”(Janus)之類的指責(zé)。

在可燃?xì)怏w加入氫氣后，爆炸后上下層的最高溫度均在

=0.36 s達(dá)到了2238 K，在爆炸早期，下層中心的溫度上升得更快，但上下層達(dá)到最高溫度的時(shí)間基本一致。艙外監(jiān)測點(diǎn)3 處達(dá)到最高溫度1931 K，監(jiān)測點(diǎn)4 處于

=0.33 s 達(dá)到760 K 后開始下降。

從圖12 可以看出，加入氫氣后，艙內(nèi)超壓最高達(dá)78 kPa，

=0.41 s后開始下降。通過觀察艙外監(jiān) 測 點(diǎn)M3 和M4 可以發(fā)現(xiàn)，M3 在

=0.39 s 達(dá)到超壓最大值，說明泄壓孔早于

=0.39 s打開，艙內(nèi)燃燒反應(yīng)在泄壓孔打開后短時(shí)間內(nèi)仍處于上升階段。

仿真結(jié)果表明：當(dāng)電池?zé)崾Э睾笃诎l(fā)生爆炸，氫氣參與爆炸后，儲(chǔ)能艙內(nèi)部的最高溫度為2238 K，最大超壓為78 kPa。相鄰儲(chǔ)能艙的外表面的最高溫度為1940 K，最大超壓為12 kPa。

2.5 雙層儲(chǔ)能艙不同爆炸情況的對(duì)比分析

選取爆炸最高溫度、儲(chǔ)能艙內(nèi)最高超壓、相鄰儲(chǔ)能艙監(jiān)測點(diǎn)M3、M4 的最高超壓和最高溫度共6項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)對(duì)比分析爆炸效果，見表3。

路徑的經(jīng)濟(jì)性受多種因素的影響，而各因素并非一成不變，如運(yùn)價(jià)會(huì)隨著燃料價(jià)格、政策等的變化而變化；受內(nèi)部或外界的影響，貨主集裝箱運(yùn)輸需求也會(huì)波動(dòng).本文選取集裝箱運(yùn)輸需求量和運(yùn)價(jià)對(duì)路徑經(jīng)濟(jì)性的影響進(jìn)行分析.

對(duì)于除鹽系統(tǒng)的二級(jí)除鹽設(shè)備以及除鹽系統(tǒng)當(dāng)中的再生系統(tǒng)閥門、逆止門的嚴(yán)密性要做好定期的檢查，確保二級(jí)除鹽設(shè)備出水在線電導(dǎo)率表的準(zhǔn)確和可考性、才能對(duì)除鹽水箱的進(jìn)水水質(zhì)合格性進(jìn)一步的保證。對(duì)于除鹽水箱，還要在具體的施工以及驗(yàn)收過程當(dāng)中，對(duì)其量進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，特別對(duì)于涂層驗(yàn)收，要及時(shí)的對(duì)涂層的厚度、以及強(qiáng)度進(jìn)行檢查。并且對(duì)于焊接、搭接以及邊緣等地進(jìn)行電火花檢漏處理。要根據(jù)水箱的實(shí)際密封程度制定儲(chǔ)水時(shí)間，確保穩(wěn)定并持續(xù)的為機(jī)組提供供水補(bǔ)給，保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

對(duì)比雙層爆炸和下層爆炸的溫度和超壓最高值可以發(fā)現(xiàn)，雙層爆炸時(shí)產(chǎn)生的高溫和超壓沖擊波均稍高于儲(chǔ)能艙下層爆炸，未見其呈倍數(shù)增加，可見雙層爆炸時(shí)上層和下層較為獨(dú)立，且由于泄壓孔開啟方向均為水平方向，爆炸沖擊波在沿泄壓孔傳遞至艙外后主要沿水平方向擴(kuò)散。

對(duì)比下層爆炸和上層爆炸的溫度和超壓最高值可以發(fā)現(xiàn)，由于上層儲(chǔ)能艙泄壓孔打開后空間更為開闊，泄壓降溫效果更為顯著，導(dǎo)致相比于下層儲(chǔ)能艙爆炸，上層儲(chǔ)能艙爆炸的高溫和超壓沖擊效果降低，同時(shí)可以看到，上層爆炸對(duì)相鄰儲(chǔ)能艙監(jiān)測點(diǎn)的溫度和超壓影響較小。

對(duì)比氫氣是否參與爆炸時(shí)的雙層儲(chǔ)能艙最高溫度和超壓最高值可以發(fā)現(xiàn)，氫氣參與爆炸后，最高溫度和超壓最高值均顯著增加，特別是超壓值，增幅接近一倍，爆炸產(chǎn)生的破壞性大大提高。在電池模組發(fā)生熱失控后，如果不能及時(shí)采取有效措施，一旦發(fā)生爆炸，后果將更加嚴(yán)重。

值得注意的是，由于無法模擬爆炸結(jié)束后的溫度場分布以及模型中儲(chǔ)能艙體具有隔熱且不可形變的特性，與實(shí)際場景尚有出入，一旦下層儲(chǔ)能艙發(fā)生起火，勢必會(huì)對(duì)上層儲(chǔ)能艙造成極大熱傳導(dǎo)影響，而上層儲(chǔ)能艙起火時(shí)對(duì)下層影響相對(duì)較小。故在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)重點(diǎn)考慮下層儲(chǔ)能艙的防火防爆需求。

3 結(jié) 論

（1）鋰離子電池模組熱失控后，汽化的碳酸甲乙酯(C

H

O

)、碳酸亞乙酯(C

H

O

)等有機(jī)物電解質(zhì)遇明火后會(huì)引起儲(chǔ)能艙發(fā)生劇烈的燃燒爆炸事故。

（2）雙層儲(chǔ)能艙爆炸后艙內(nèi)溫度峰值可達(dá)2000 K以上，相鄰艙體承壓可達(dá)8.2 kPa，其泄壓孔可能被打開，使其內(nèi)部直接受到高溫甚至火焰的影響。

（3）儲(chǔ)能艙下層起爆后產(chǎn)生高溫?zé)煔庖淄ㄟ^電纜通道傳播至頂層，導(dǎo)致上層艙內(nèi)的溫度更高；相比于上層爆炸，下層爆炸的危險(xiǎn)性更高，需要重點(diǎn)關(guān)注。

（4）當(dāng)電池?zé)崾Э睾笃诎l(fā)生爆炸，氫氣參與爆炸后，爆炸產(chǎn)生的破壞性顯著提高。

（5）由于FLACS 仿真軟件的局限性，只能對(duì)氣體爆炸過程進(jìn)行分析，但實(shí)際事故中氣體爆炸將引發(fā)多電池模組的熱失控，導(dǎo)致電池模組持續(xù)燃燒，危險(xiǎn)性更大。

[1] 李先鋒,張洪章,鄭瓊,等.能源革命中的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)[J].中國科學(xué)院院刊,2019,34(4):443-449.LI X F, ZHANG H Z, ZHENG Q, et al. Electrochemical energy storage technology in energy revolution[J]. Bulletin of Chinese Academy of Sciences,2019,34(4):443-449.

[2] 胡靜, 黃碧斌, 蔣莉萍, 等. 適應(yīng)電力市場環(huán)境下的電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用及關(guān)鍵問題[J].中國電力,2020,53(1):100-107.HU J, HUANG B B, JIANG L P, et al. Application and major issues of electrochemical energy storage under the environment of power market[J].Electric Power,2020,53(1):100-107.

[3] 陳昆燦. 電網(wǎng)側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能電站規(guī)模配置研究[J]. 國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2019,22(4):25-28.CHEN K C. Study on configuration of scale of electrochemical energy storage station on power grid side[J]. Journal of State Grid Technology College,2019,22(4):25-28.

[4] 劉同宇, 李師, 付衛(wèi)東, 等. 大容量磷酸鐵鋰動(dòng)力電池?zé)崾Э仡A(yù)警策略研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2021,31(11):120-126.LIU T Y, LI S, FU W D, et al. Study on early warning strategy of large LFP traction battery's thermal runaway[J]. China Safety Science Journal,2021,31(11):120-126.

[5] 黃強(qiáng), 陶風(fēng)波, 劉洋, 等. 氣液滅火劑對(duì)磷酸鐵鋰電池模組滅火能效研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2020,30(3):53-59.HUANG Q, TAO F B, LIU Y, et al. Study on performance of gasliquid extinguishing agent for lithium iron phosphate battery modules[J].China Safety Science Journal,2020,30(3):53-59.

[6] 趙藍(lán)天, 金陽, 趙智興, 等. 磷酸鐵鋰電池模組過充熱失控特性及細(xì)水霧滅火效果[J].電力工程技術(shù),2021,40(1):195-200,207.ZHAO L T, JIN Y, ZHAO Z X, et al. Thermal runaway characteristic of lithium iron phosphate battery modules through overcharge and the fire extinguishing effect of water mist[J].Electric Power Engineering Technology, 2021, 40(1): 195-200,207.

[7] 黃沛豐.鋰離子電池火災(zāi)危險(xiǎn)性及熱失控臨界條件研究[D].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2018.HUANG P F. Research on the fire risk of lithium ion battery and the critical condition of thermal runaway behavior[D]. Hefei:University of Science and Technology of China,2018.

[8] 張青松, 劉添添, 白偉. 加熱方式對(duì)鋰離子電池?zé)崾Э匦袨橛绊慬J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2021,31(9):44-51.ZHANG Q S, LIU T T, BAI W. Effect of heating mode on thermal runaway behavior of lithium ion battery[J]. China Safety Science Journal,2021,31(9):44-51.

[9] 牛志遠(yuǎn), 王懷銣, 金陽, 等. 不同倍率下磷酸鐵鋰電池模組過充熱失控特性研究[J].電力工程技術(shù),2021,40(4):167-174.NIU Z Y, WANG H R, JIN Y, et al. Overcharging and runaway characteristics of lithium iron phosphate battery modules at different rates[J]. Electric Power Engineering Technology, 2021,40(4):167-174.

[10]WANG Q S, MAO B B, STOLIAROV S I, et al.A review of lithium ion battery failure mechanisms and fire prevention strategies[J].Progress in Energy and Combustion Science,2019,73:95-131.

[11]HUANG Z H, ZHAO C P, LI H, et al. Experimental study on thermal runaway and its propagation in the large format lithium ion battery module with two electrical connection modes[J].Energy,2020,205:doi:10.1016/j.energy.2020.117906.

[12]LI H W, RUI S C, GUO J, et al. Effect of ignition position on vented hydrogen-air deflagration in a 1 m

vessel[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries,2019,62:doi:10.1016/j.jlp.2019.103944.

[13]JIN Y, ZHAO Z X, MIAO S, et al. Explosion hazards study of gridscale lithium-ion battery energy storage station[J]. Journal of Energy Storage,2021,42:doi:10.1016/j.est.2021.102987.

[14]牛志遠(yuǎn), 金陽, 孫磊, 等. 預(yù)制艙式磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站燃爆事故模擬及安全防護(hù)仿真研究[J].高電壓技術(shù),2022,48(5):1924-1933.NIU Z Y, JIN Y, SUN L, et al. Safety protection simulation research and fire explosion accident simulation of prefabricated compartment lithium iron phosphate energy storage power station[J]. High Voltage Engineering,2022,48(5):1924-1933.

[15]徐景德,李暉,郝旭.FLACS在受限空間可燃?xì)怏w爆炸傳播研究中的應(yīng)用[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào),2016,13(3):7-11.XU J D, LI H, HAO X. Application of FLACS in the study of numerical simulation of gas explosion in confined space[J].Journal of North China Institute of Science and Technology,2016,13(3):7-11.

[16]PEDERSEN H H, MIDDHA P. Modelling of vented gas explosions in the CFD tool flacs[J]. Chemical Engineering Transactions,2012,26:357-362.

[17]北京市應(yīng)急管理局.豐臺(tái)區(qū)“4·16”較大火災(zāi)事故調(diào)查報(bào)告.[EB/OL].http://yjglj.beijing.gov.cn/art/2021/11/22/art_7466_470.html.

[18]趙春朋, 王青松, 余彥. 密閉空間中鋰離子電池的熱爆炸危險(xiǎn)性[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù),2018,7(3):424-430.ZHAO C P, WANG Q S, YU Y. Thermal explosion hazards of lithium-ion batteries in hermetic space[J]. Energy Storage Science and Technology,2018,7(3):424-430.

[19]JIN Y, ZHENG Z K, WEI D H, et al. Detection of micro-scale Li dendrite

H

gas capture for early safety warning[J]. Joule,2020,4(8):1714-1729.