分布式光纤测温技术在新能源储能及锂电池仓储热隐患预警中的应用研究

更新时间：2026-09-01

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摘要

我国新能源产业规模持续扩张，电化学储能电站、锂电池仓储库建设数量快速增长。锂电池热失控是制约储能与锂电池仓储安全运行的核心风险，电池模组局部温升若不能够及时发现，极易诱发连锁热失控，造成起火爆炸事故。传统点式温度传感器测点稀疏，存在大量监测盲区；烟雾、可燃气体探测器属于事后报警手段，难以捕捉热失控初期微弱温度变化。分布式光纤测温（DTS）依托拉曼散射光学传感机理，监测现场仅布设无源感温光缆，抗腐蚀、抗电磁干扰，可实现长距离连续分布式温度采集。本文阐述DTS系统工作原理，研究固定温度阈值与温升速率联合报警算法；针对集装箱储能电站、锂电池仓储库、光伏电站、水电站机电设备等新能源典型场景开展应用分析；论述光缆敷设方案、报警参数整定、第三方平台对接等工程关键技术。工程实践表明，分布式光纤测温技术可以在热失控发展早期识别电池局部温度异常，为新能源项目热隐患超前预警提供可靠技术手段，对提升新能源项目安全运维水平具备重要工程价值。

**关键词：**分布式光纤测温；DTS；新能源；储能电站；集装箱储能；锂电池仓储；热失控预警；感温光缆；智慧储能；光纤传感

1 引言

双碳战略背景下，电化学储能在新型电力系统当中承担调峰、调频、备用等重要功能，电网侧储能、用户侧工商业储能项目大规模投运。锂电池原料及成品仓储库作为产业链配套设施，存储体量持续增大。锂电池化学性质较为活泼，在电芯老化、内部短路、过充、外力损伤条件下会出现局部产热激增，引发连锁热失控。储能集装箱内部电池排布密集，热量不易扩散，一旦发生热失控，起火爆炸风险高，事故处置难度大，会带来巨大经济损失与安全威胁。

现阶段多数储能系统依靠BMS自带NTC点式传感器采集电池温度，传感器仅布置在部分模组点位，电池簇内部、模组间隙存在大量监测盲区；储能舱内部存在粉尘以及电化学腐蚀性气体，有源电子传感器长期工作可靠性受限。烟雾、可燃气体探测器需要电池发生热分解产生烟气之后才触发报警，此时热失控已经进入中后期，处置时间十分有限。人工巡检无法实现储能舱内部全天候不间断监测。国家陆续出台电化学储能安全相关规范标准，对储能系统热隐患早期感知能力提出更高要求，传统监测手段已经难以满足安全预警需求。

分布式光纤测温DTS技术，现场无电子元器件，依靠感温光缆实现连续分布式测温，可以完整覆盖电池簇、货架全区域，近年来逐步在储能、锂电池仓储工程项目落地应用。本文围绕DTS系统原理、新能源典型场景应用、工程实施关键技术开展研究，为新能源温度监测项目提供技术参考。

2 分布式光纤测温系统工作原理

分布式光纤测温基于拉曼散射物理效应。脉冲激光注入感温光缆，光信号在光纤内部产生瑞利散射与拉曼散射，拉曼散射分为斯托克斯光和反斯托克斯光，反斯托克斯光的光强对温度变化高度敏感。DTS主机采集光纤返回的散射光信号，对比两种散射光光强比值解算出光纤沿线各点温度；结合光信号往返传播时间，计算温度异常对应的空间位置，同步获取温度数值与异常点位信息。

整套系统硬件由DTS测温主机、感温光缆、声光报警单元、显示模块、通讯接口模块组成。感温光缆布设于储能舱、锂电池仓库监测现场，现场无需供电；测温主机部署于控制室内，完成光信号解调、温度计算、数据存储、报警逻辑判断。系统通过以太网、RS485输出标准协议数据，对接储能BMS系统、消防报警主机、新能源智慧运维平台。

系统采用双重报警机制：固定温度阈值报警，温度超过设定限值触发告警；温升速率报警，监测单位时间温度上升幅度，针对锂电池热失控快速升温实现快速告警。设置多级预警等级，具备米级空间定位精度，精准输出异常区域位置信息。

3 新能源领域典型应用场景分析

3.1 集装箱式储能电站监测

集装箱储能舱内部密集布置多组电池簇，属于热失控高风险场景。将感温光缆沿电池簇间隙或者上部空间敷设，实现舱内电池簇连续分布式温度监测。突破传统点式传感器测点局限，捕捉电池簇内部局部异常温升，在热失控早期发出预警，定位异常电池簇位置，提醒运维人员及时处置，防范储能舱起火事故。

3.2 锂电池仓储库监测

锂电池原料库、成品电池仓库货架密集，电池存储总量大。感温光缆沿货架分层敷设，实现货架各存储区域连续温度监测，识别仓储电池异常发热，弥补仓库传统消防监测手段不足，规避锂电池仓储火灾风险。

3.3 光伏电站设备温度监测

针对光伏组件热斑故障、汇流箱、逆变器开展温度监测，识别设备过热缺陷，保障光伏发电设备运行效率，延缓设备老化，延长光伏装备使用寿命。

3.4 新能源工厂及水电站设备监测

新能源电池生产车间针对配电母线、动力电缆开展全线测温，保障工厂供电系统安全；对水电站水轮机组、高压开关柜开展温度监测，提前识别机电设备过热故障，保障水电站设备稳定运行。

4 工程实施关键技术

4.1 感温光缆选型与敷设工艺

储能场景选用阻燃、耐磨损、抗电化学腐蚀外护套专用感温光缆。储能集装箱内部光缆走线避开电池模组尖锐棱角，做好机械防护；锂电池仓库跟随货架分层布置；光缆熔接接头做好防尘密封处理。存量储能技改项目可利用停机检修窗口期施工，减少对储能系统正常运行的影响。

4.2 报警阈值参数整定

报警阈值不可直接采用通用参数，需要结合储能舱、仓库现场环境温度、设备正常工作温升进行现场整定。区分设备正常温度波动和故障温升，合理设置预警、告警、火警多级阈值，同时配置温升速率报警参数，兼顾缓慢老化温升与热失控快速升温工况，降低误报、漏报概率。

4.3 系统平台对接

DTS主机输出标准通讯协议，对接储能BMS管理系统、消防报警主机、新能源智慧运维平台，温度历史曲线、报警信息集中上传，实现弹窗、声光联动报警，纳入项目整体安全管控体系。

4.4 后期运维管理

系统投运之后建立定期巡检机制，检查光缆护套完好状态，核查测温数据有效性，防止光缆外力破损，保障系统长期稳定可靠运行。

5 技术局限性与优化方向

分布式光纤测温存在一定局限性：光缆一旦断裂，断裂点后方区段丧失监测能力，项目实施阶段必须重视光缆防护；光纤测温采集的是电池外部环境温度，电芯本体内部温度需要依靠算法模型换算。后续可以融合可燃气体探测、BMS电池数据，构建多参量联合预警体系，进一步提升热失控综合研判能力。

6 结论

锂电池热失控隐患隐蔽性强、发展速度快，是新能源储能及锂电池仓储最主要的安全威胁。传统点式传感器、烟感设备存在监测盲区、事后报警的短板。分布式光纤测温DTS技术依托现场无源安全、连续分布式测温、长距离大范围监测的优势，能够捕捉电池早期局部温升，实现热隐患超前预警，有效提升储能、锂电池仓库安全等级。该技术契合储能行业安全升级发展方向，在新能源领域具备广阔推广应用价值。