分布式光纖測溫技術在新能源儲能及鋰電池倉儲熱隱患預警中的應用研究

更新時間：2026-09-01

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摘要

我國新能源產業規模持續擴張，電化學儲能電站、鋰電池倉儲庫建設數量快速增長。鋰電池熱失控是制約儲能與鋰電池倉儲安全運行的核心風險，電池模組局部溫升若不能夠及時發現，極易誘發連鎖熱失控，造成起火爆炸事故。傳統點式溫度傳感器測點稀疏，存在大量監測盲區；煙霧、可燃氣體探測器屬于事后報警手段，難以捕捉熱失控初期微弱溫度變化。分布式光纖測溫（DTS）依托拉曼散射光學傳感機理，監測現場僅布設無源感溫光纜，抗腐蝕、抗電磁干擾，可實現長距離連續分布式溫度采集。本文闡述DTS系統工作原理，研究固定溫度閾值與溫升速率聯合報警算法；針對集裝箱儲能電站、鋰電池倉儲庫、光伏電站、水電站機電設備等新能源典型場景開展應用分析；論述光纜敷設方案、報警參數整定、第三方平臺對接等工程關鍵技術。工程實踐表明，分布式光纖測溫技術可以在熱失控發展早期識別電池局部溫度異常，為新能源項目熱隱患超前預警提供可靠技術手段，對提升新能源項目安全運維水平具備重要工程價值。

**關鍵詞：**分布式光纖測溫；DTS；新能源；儲能電站；集裝箱儲能；鋰電池倉儲；熱失控預警；感溫光纜；智慧儲能；光纖傳感

1 引言

雙碳戰略背景下，電化學儲能在新型電力系統當中承擔調峰、調頻、備用等重要功能，電網側儲能、用戶側工商業儲能項目大規模投運。鋰電池原料及成品倉儲庫作為產業鏈配套設施，存儲體量持續增大。鋰電池化學性質較為活潑，在電芯老化、內部短路、過充、外力損傷條件下會出現局部產熱激增，引發連鎖熱失控。儲能集裝箱內部電池排布密集，熱量不易擴散，一旦發生熱失控，起火爆炸風險高，事故處置難度大，會帶來巨大經濟損失與安全威脅。

現階段多數儲能系統依靠BMS自帶NTC點式傳感器采集電池溫度，傳感器僅布置在部分模組點位，電池簇內部、模組間隙存在大量監測盲區；儲能艙內部存在粉塵以及電化學腐蝕性氣體，有源電子傳感器長期工作可靠性受限。煙霧、可燃氣體探測器需要電池發生熱分解產生煙氣之后才觸發報警，此時熱失控已經進入中后期，處置時間十分有限。人工巡檢無法實現儲能艙內部全天候不間斷監測。國家陸續出臺電化學儲能安全相關規范標準，對儲能系統熱隱患早期感知能力提出更高要求，傳統監測手段已經難以滿足安全預警需求。

分布式光纖測溫DTS技術，現場無電子元器件，依靠感溫光纜實現連續分布式測溫，可以完整覆蓋電池簇、貨架全區域，近年來逐步在儲能、鋰電池倉儲工程項目落地應用。本文圍繞DTS系統原理、新能源典型場景應用、工程實施關鍵技術開展研究，為新能源溫度監測項目提供技術參考。

2 分布式光纖測溫系統工作原理

分布式光纖測溫基于拉曼散射物理效應。脈沖激光注入感溫光纜，光信號在光纖內部產生瑞利散射與拉曼散射，拉曼散射分為斯托克斯光和反斯托克斯光，反斯托克斯光的光強對溫度變化高度敏感。DTS主機采集光纖返回的散射光信號，對比兩種散射光光強比值解算出光纖沿線各點溫度；結合光信號往返傳播時間，計算溫度異常對應的空間位置，同步獲取溫度數值與異常點位信息。

整套系統硬件由DTS測溫主機、感溫光纜、聲光報警單元、顯示模塊、通訊接口模塊組成。感溫光纜布設于儲能艙、鋰電池倉庫監測現場，現場無需供電；測溫主機部署于控制室內，完成光信號解調、溫度計算、數據存儲、報警邏輯判斷。系統通過以太網、RS485輸出標準協議數據，對接儲能BMS系統、消防報警主機、新能源智慧運維平臺。

系統采用雙重報警機制：固定溫度閾值報警，溫度超過設定限值觸發告警；溫升速率報警，監測單位時間溫度上升幅度，針對鋰電池熱失控快速升溫實現快速告警。設置多級預警等級，具備米級空間定位精度，精準輸出異常區域位置信息。

3 新能源領域典型應用場景分析

3.1 集裝箱式儲能電站監測

集裝箱儲能艙內部密集布置多組電池簇，屬于熱失控高風險場景。將感溫光纜沿電池簇間隙或者上部空間敷設，實現艙內電池簇連續分布式溫度監測。突破傳統點式傳感器測點局限，捕捉電池簇內部局部異常溫升，在熱失控早期發出預警，定位異常電池簇位置，提醒運維人員及時處置，防范儲能艙起火事故。

3.2 鋰電池倉儲庫監測

鋰電池原料庫、成品電池倉庫貨架密集，電池存儲總量大。感溫光纜沿貨架分層敷設，實現貨架各存儲區域連續溫度監測，識別倉儲電池異常發熱，彌補倉庫傳統消防監測手段不足，規避鋰電池倉儲火災風險。

3.3 光伏電站設備溫度監測

針對光伏組件熱斑故障、匯流箱、逆變器開展溫度監測，識別設備過熱缺陷，保障光伏發電設備運行效率，延緩設備老化，延長光伏裝備使用壽命。

3.4 新能源工廠及水電站設備監測

新能源電池生產車間針對配電母線、動力電纜開展全線測溫，保障工廠供電系統安全；對水電站水輪機組、高壓開關柜開展溫度監測，提前識別機電設備過熱故障，保障水電站設備穩定運行。

4 工程實施關鍵技術

4.1 感溫光纜選型與敷設工藝

儲能場景選用阻燃、耐磨損、抗電化學腐蝕外護套專用感溫光纜。儲能集裝箱內部光纜走線避開電池模組尖銳棱角，做好機械防護；鋰電池倉庫跟隨貨架分層布置；光纜熔接接頭做好防塵密封處理。存量儲能技改項目可利用停機檢修窗口期施工，減少對儲能系統正常運行的影響。

4.2 報警閾值參數整定

報警閾值不可直接采用通用參數，需要結合儲能艙、倉庫現場環境溫度、設備正常工作溫升進行現場整定。區分設備正常溫度波動和故障溫升，合理設置預警、告警、火警多級閾值，同時配置溫升速率報警參數，兼顧緩慢老化溫升與熱失控快速升溫工況，降低誤報、漏報概率。

4.3 系統平臺對接

DTS主機輸出標準通訊協議，對接儲能BMS管理系統、消防報警主機、新能源智慧運維平臺，溫度歷史曲線、報警信息集中上傳，實現彈窗、聲光聯動報警，納入項目整體安全管控體系。

4.4 后期運維管理

系統投運之后建立定期巡檢機制，檢查光纜護套完好狀態，核查測溫數據有效性，防止光纜外力破損，保障系統長期穩定可靠運行。

5 技術局限性與優化方向

分布式光纖測溫存在一定局限性：光纜一旦斷裂，斷裂點后方區段喪失監測能力，項目實施階段必須重視光纜防護；光纖測溫采集的是電池外部環境溫度，電芯本體內部溫度需要依靠算法模型換算。后續可以融合可燃氣體探測、BMS電池數據，構建多參量聯合預警體系，進一步提升熱失控綜合研判能力。

6 結論

鋰電池熱失控隱患隱蔽性強、發展速度快，是新能源儲能及鋰電池倉儲最主要的安全威脅。傳統點式傳感器、煙感設備存在監測盲區、事后報警的短板。分布式光纖測溫DTS技術依托現場無源安全、連續分布式測溫、長距離大范圍監測的優勢，能夠捕捉電池早期局部溫升，實現熱隱患超前預警，有效提升儲能、鋰電池倉庫安全等級。該技術契合儲能行業安全升級發展方向，在新能源領域具備廣闊推廣應用價值。