Акумуляторні системи зберігання енергії (BESS)стали основою сучасної інфраструктури відновлюваної енергетики, широко розгорнутої для зменшення пікових навантажень мережі, промислового резервного живлення, комерційного зберігання енергії та стабілізації мікромережі. Однак розбіг тепла батареї залишається найбільш критичною загрозою безпеці, яка обмежує широкомасштабне-розгортання літій-іонного BESS. Теплова втеча виникає, коли внутрішня температура батареї неконтрольовано підвищується, викликаючи -самопідтримувані екзотермічні хімічні реакції, розкладання електроліту, виділення легкозаймистих газів і, зрештою, займання або вибух батареї.
Для операторів BESS, підрядників EPC та власників сховищ енергії необхідно навчитися зупиняти перепади тепла в сценаріях систем накопичення енергії акумуляторів, щоб уникнути катастрофічної втрати обладнання, простою в роботі та нещасних випадків. Теплова втеча однієї комірки може швидко поширюватися на сусідні модулі та стійки, спричиняючи повномасштабні-пожежні катастрофи BESS. У цій статті розглядаються основні причини теплового виходу BESS і надається повний набір багаторівневих рішень для запобігання, раннього попередження, ізоляції та придушення, які допомагають установам досягти нульового ризику перегріву за допомогою стандартних-сумісних проектів безпеки.
Що таке Thermal Runaway у BESS та його основні причини
Теплова реакція батареї – це ланцюгова реакція, коли внутрішня тепловіддача літій-іонного елемента значно перевищує здатність розсіювати тепло. Коли температура клітини перевищує 120-150 градусів, відбувається незворотне хімічне розкладання з виділенням великої кількості тепла, водню, метану та інших горючих газів. Без своєчасного втручання температура може перевищити 800 градусів за кілька секунд, що призведе до поширення вогню та поширення тепла між-модулями.
Основні тригери термічної втечі BESS діляться на чотири категорії. По-перше, зловживання електрикою, включаючи надмірне заряджання, надмірне-розрядження та короткі замикання, спричинені перевантаженням струму або несправністю електропроводки. По-друге, механічні пошкодження, такі як екструзія клітин, проколювання та структурна деформація під час транспортування, встановлення чи експлуатації. По-третє, перегрівання через низьку ефективність охолодження, високу температуру навколишнього середовища та довгострокове накопичення гарячих точок у акумуляторних шафах. По-четверте, властиві дефекти батареї, включаючи виробничі забруднення, мікро-короткі замикання та непостійне ослаблення елементів після тривалого-циклу роботи.
На відміну від виходу з ладу однієї батареї, BESS має щільне розташування елементів і закриту шафу, що робить розповсюдження тепла швидшим і важчим для контролю. Таким чином, для припинення термічного відходу BESS потрібні систематичні рішення, які охоплюють моніторинг, керування температурою, фізичну ізоляцію та придушення пожежі чистими агентами, а не одноточковий-захист.
Рівень 1: Рання профілактика – усунення тригерів, що викликають перепади температури
Найефективніший спосіб зупинити викид тепла BESS – це фундаментально запобігти його появі за допомогою стандартизованої роботи та інтелектуального моніторингу. Високо{1}}точна система керування акумулятором (BMS) служить першою лінією захисту. Advanced BESS BMS підтримує-моніторинг у реальному часі даних про напругу, струм, температуру та внутрішній опір-осередку. Він може автоматично активувати захист від перезаряду, відключення перевантаження по струму та сигналізацію високої-температури, щоб уникнути електричного та теплового зловживання.
Оптимізований дизайн управління температурою є ще одним основним заходом профілактики. Більшість великомасштабних -BESS використовують системи рідинного охолодження або вдосконалені системи повітряного охолодження для підтримки постійної температури клітини від 20 до 35 градусів і контролю різниці температур у межах 5 градусів. Рівномірне розсіювання тепла усуває локальні гарячі точки, запобігає тривалому-тепловому навантаженню на батареї та значно зменшує ймовірність спонтанного перегріву.
Крім того, необхідна стандартизована робота та обслуговування BESS. Регулярне визначення консистенції елементів, очищення шафи від пилу, перевірка лінії та заміна несправних елементів можуть усунути приховані небезпеки, спричинені старінням акумулятора та несправністю обладнання. Суворе дотримання специфікацій робочої температури та заряду-швидкості розряду ефективно запобігає-технічно створеним тепловим тригерам.
Рівень 2: Ізоляція та перехоплення – блокування теплового розповсюдження
Навіть за умови ідеальної ранньої профілактики, випадкове пошкодження батареї або екстремальні умови експлуатації все одно можуть викликати перегрівання окремих елементів. Таким чином, конструкція фізичної ізоляції має вирішальне значення для запобігання розповсюдженню ланцюга в BESS. Сучасні безпечні шафи для накопичення енергії використовують модульні ізоляційні структури, зокрема вогнестійкі теплоізоляційні перегородки, -стійкі до високих температур ущільнювальні матеріали та теплоізоляційні заповнювачі проміжків, щоб перекрити теплопровідність між сусідніми модулями.
Технологія ізоляції несправностей-на рівні стійки додатково підвищує безпеку. Оснащена незалежними запобіжниками, автоматичними вимикачами та тепловими запобіжниками для кожного модуля, система може швидко відключити несправний ланцюг та ізолювати несправний акумуляторний блок, як тільки буде виявлено аномальну температуру або струм. Це запобігає поширенню несправності однієї комірки на всю стійку чи кластер, фундаментально пригнічуючи широкомасштабне поширення тепла-.
Розумна вентиляція шафи та конструкція скидання тиску також відіграють ключову роль. Своєчасний скидання високотемпературного легкозаймистого газу, що утворюється несправними батареями, зменшує внутрішній тиск у шафі та запобігає аваріям, викликаним накопиченням газу, створюючи буферні умови для подальших операцій з гасіння пожежі.
Рівень 3: активне придушення – надзвичайне керування вогнем для термічної втечі
Для термічного розгону BESS, який увійшов до екзотермічної стадії та стадії займання, найнадійнішим засобом захисту терміналів є швидко-системи пожежогасіння з чистим агентом. Традиційні водяні спринклери не застосовуються для BESS, оскільки вода може спричинити вторинні короткі замикання та не може швидко охолодити високо{2}}температурні сердечники акумулятора. Сухі порошкоподібні засоби легко блокують вентиляційні отвори та спричиняють забруднення обладнання, що призводить до високих витрат на обслуговування.
Сучасні основні рішення безпеки BESS використовують системи захисту від чистих агентів FK5112, які ідеально адаптуються до закритих шаф зберігання енергії. Екологічно чистий чистий агент випаровується миттєво після розряду, швидко поглинає величезну кількість тепла для охолодження елементів батареї та перериває ланцюгові хімічні реакції термічного відтоку. Він ефективно пригнічує відкрите полум’я та усуває приховані ризики повторного-займання, досягаючи швидкого припинення термічного витоку.
Крім того, речовина FK5112 є не-провідною, не містить-залишків, озоно-безпечною та має низький-GWP, не спричиняючи корозії чи пошкодження електричного обладнання BESS. Він повністю відповідає стандартам чистих агентів NFPA 2001 і глобальним специфікаціям протипожежної безпеки накопичувачів енергії, ставши кращим рішенням пожежогасіння для мереж-промислових і комерційних проектів BESS у всьому світі.
Рівень 4: інтелектуальне зв’язування – повний-цикл безпечної роботи
Зупинка теплового розбігу BESS вимагає скоординованої роботи систем моніторингу, раннього попередження та придушення. Інтегрована платформа безпеки BESS пов’язує дані BMS,-тепловізійний моніторинг температури в реальному часі, датчики виявлення диму та газу та пристрої пожежогасіння з чистими агентами. Після аномального підвищення температури, витоку газу або сигналів диму система вперше запускає багато-рівневі тривоги, починає посилення охолодження, відключає живлення та активує автоматичний розряд агента для придушення термічної втечі на стадії брунькування.
Регулярна перевірка та технічне обслуговування системи забезпечують-тривалу ефективність усіх пристроїв безпеки. Щоквартальні функціональні перевірки датчиків виявлення та систем придушення, щорічне калібрування параметрів BMS та своєчасна заміна прострочених очисних засобів можуть уникнути збою системи безпеки під час надзвичайних ситуацій.
Висновок
Перепад тепла є найбільшим вузьким місцем безпеки для систем зберігання енергії літій-іонних акумуляторів, але його можна повністю контролювати та уникнути за допомогою системних багатовимірних рішень. Наукове раннє попередження за допомогою BMS, оптимізована конструкція керування температурою, модульна фізична ізоляція та високо-ефективне гасіння пожежі чистими агентами разом утворюють повну систему запобігання витоку тепла BESS.
Для інвесторів, які займаються зберіганням енергії, компаній, що займаються виробництвом електроенергії, і операторів об’єктів, впровадження стандартизованих конструкцій із запобігання витоку тепла та високо-ефективного обладнання для придушення чистих речовин є не лише обов’язковою вимогою для відповідності проекту вимогам безпеки, але й основною гарантією довгострокової-стабільної роботи BESS.
Як професійний постачальник чистих агентів, який зосереджується на пожежній безпеці BESS, ми надаємо вогнегасні агенти FK5112, -сумісні з NFPA, і універсальні-рішення для придушення теплових витоків для глобальних проектів накопичення енергії, допомагаючи клієнтам усунути ризик пожежі BESS і забезпечити безпечну, надійну та сталу роботу накопичувачів енергії.
