Atenuarea pericolelor sistemelor de stocare a energiei bateriei cu litiu-ion (BESS)
Sistemele de stocare a energiei bateriei (BESS) utilizează un aspect de baterii și alte dispozitive electrice pentru a stoca energia electrică. Aceste instalații sunt utilizate din ce în ce mai mult în aplicații rezidențiale, comerciale, industriale și de utilitate pentru suport de vârf sau de rețea, de la site-uri mari exterioare și interioare (de exemplu, clădiri de tip depozit) până la sisteme modulare. Sistemele containerizate, o formă de design modular, au devenit un mijloc popular de integrare eficientă a proiectelor BESS.
Datorită timpilor lor de răspuns rapid, BESS-ul Li-ion poate fi utilizat pentru a stabiliza rețeaua, pentru a regla frecvența rețelei, pentru a oferi energie de urgență sau servicii de vârf la scară industrială și reduce costul puterii pentru utilizatorii finali. Cu toate acestea, ciclurile de mare putere și de încărcare rapidă pot stresa bateriile și le pot determina să se degradeze în timp, ceea ce nu este favorabil siguranței.
În ultimii patru ani, mai mult de trei duzini de sisteme de stocare a energiei pentru baterii pe scară largă au eșuat în întreaga lume, provocând incendii și, în unele cazuri, explozii. Având în vedere aceste probleme, profesioniștii și autoritățile trebuie să dezvolte și să implementeze strategii pentru prevenirea și atenuarea pericolelor de incendiu și explozie Bess. Liniile directoare furnizate în NFPA 855 (standard pentru instalarea sistemelor de stocare a energiei) și a Codului Internațional de Fire Capitolul 1207 (Sisteme de stocare a energiei electrice) sunt primul pas.
Măsurile de prevenire și atenuare ar trebui să abordeze termic, care este de departe cel mai grav mod de eșec BESS. Dacă nu poate fi oprit termic, cele mai grave consecințe sunt incendiul și explozia.
RUNAWAY-ul termic în celulele bateriei Li-ion este în esență cauza principală a incendiului sau a exploziei în BESS Li-ion. Într -o varietate de situații care duc la scurtcircuite, bateriile pot fi supuse scăderii termice, în care energia chimică stocată este transformată în căldură. Dacă procesul nu poate fi răcit suficient, pot crește temperaturi, ceea ce poate agrava reacția, ceea ce duce la ruperea bateriei și eliberarea de gaze inflamabile și toxice. Cele mai frecvente evenimente declanșatoare pentru fuga termică includ:
Defecte de fabricație a bateriilor
Supraîncărcare (de exemplu, eșecul invertorului)
Supraîncălzire (de exemplu, o capacitate slabă de răcire sau o defecțiune a sistemului de răcire)
Abuz mecanic (de exemplu, evenimente seismice sau impacturi)
Sistemul de gestionare a bateriilor ca barieră pentru fundaș termic
Una dintre cele mai importante bariere dintr -un sistem de stocare a energiei bateriei este sistemul de gestionare a bateriilor (BMS), care asigură o protecție termică primară, asigurându -se că sistemul de baterii funcționează în parametri siguri (de exemplu, starea de încărcare, temperatură). Într -un Bess certificat UL 9540, BMS monitorizează, controlează și optimizează performanța modulului bateriei și îl deconectează de la sistem în cazul unei condiții anormale. BMS oferă, de asemenea, încărcarea bateriei și gestionarea descărcărilor.
BMS va alarma și va limita curentul de încărcare și descărcare curent sau putere în caz de subvenții, supratensiune, depășire sau condiții de supracurent. În caz de urgență, BMS va opri funcționarea și va deconecta conexiunile electrice la fiecare carcasă a bateriei. Aceasta presupune că BMS nu este deteriorată și funcționează normal. Cu toate acestea, dacă are loc o descompunere internă a celulelor, BMS nu va putea preveni fuga termică.
Controlul exploziei
Runaul termic care duce la incendiu sau explozie este cel mai grav pericol pentru prevenirea sau atenuarea. În timp ce există deja unele îndrumări privind controlul și suprimarea incendiilor, mulți producători de bess, integratori și utilizatori finali se luptă cu cerințele de control al exploziei. Controlul exploziei poate fi realizat prin furnizarea unuia dintre următoarele:
Sisteme de protecție a exploziei proiectate, instalate, operate, întreținute și testate în conformitate cu NFPA 69 (standard pentru sistemele de protecție a exploziei)
Instalarea și întreținerea ventilatoarelor de deflagrație în conformitate cu NFPA 68 (standard privind protecția împotriva exploziei pentru ventilatoarele de deflagare)
Dacă un sistem de rezistență la explozie este implementat în conformitate cu NFPA 69, concentrațiile combustibile trebuie menținute la sau sub 25% din LFL pentru toate modificările previzibile în condițiile de operare și încărcarea materialelor. O opțiune pentru îndeplinirea acestor cerințe este ventilația sau diluarea aerului. Acest lucru poate fi realizat prin instalarea unui sistem de ventilație forțat care poate fi activat automat de un sistem de detectare a gazelor atunci când nivelul de concentrație de gaz depășește un punct de setare predeterminat.
În plus, ventilația deflagrarii creează o cale pentru extinderea rapidă a gazelor pentru a ieși din incintă în caz de deflagrație. Protejarea incintei Bess poate fi dificilă în situațiile în care există un aer liber și un nivel ridicat de obstrucție internă. În acest caz, pot fi necesare metode de inginerie bazate pe performanță, cum ar fi dinamica fluidelor de calcul (CFD).
