Системи за съхранение на енергия от батерии (BESS)се превърнаха в гръбнака на модерната инфраструктура за възобновяема енергия, широко разпространена за намаляване на пиковете на мрежата, индустриално резервно захранване, търговско съхранение на енергия и стабилизиране на микромрежи. Въпреки това термичното изтичане на батерията остава най-критичната опасност за безопасността, ограничаваща широко{1}}разгръщането на литиево-йонни BESS. Термично бягане възниква, когато вътрешната температура на батерията се повиши неконтролируемо, предизвиквайки само-поддържащи се екзотермични химични реакции, разлагане на електролита, отделяне на запалим газ и в крайна сметка пожар или експлозия на батерията.
За операторите на BESS, EPC изпълнителите и собствениците на съоръжения за съхранение на енергия, научаването как да спрат топлинното бягство в сценарии на системи за съхранение на енергия от батерии е от съществено значение за избягване на катастрофална загуба на оборудване, оперативни престои и инциденти, свързани с безопасността. Термично изтичане на единична клетка може бързо да се разпространи към съседни модули и стелажи, причинявайки пълно-мащабни пожарни бедствия на BESS. Тази статия разбива основните причини за термичното изпускане на BESS и предоставя пълен набор от многослойни решения за предотвратяване, ранно предупреждение, изолация и потискане, като помага на съоръженията да постигнат нулеви рискове от топлинно изпускане със стандарт-съвместими проекти за безопасност.
Какво е Thermal Runaway в BESS и неговите първопричини
Термичното бягане на батерията е верижна реакция, при която вътрешното генериране на топлина от литиево-йонната клетка далеч надвишава капацитета на разсейване на топлината. След като температурата на клетката надхвърли 120 градуса до 150 градуса, се случва необратимо химическо разлагане, освобождавайки масивна топлина, водород, метан и други запалими газове. Без навременна намеса температурата може да скочи над 800 градуса за секунди, което да доведе до разпространение на огъня и разпространение на топлина през -модула.
Основните задействания на BESS termal runaway попадат в четири категории. Първо, електрическа злоупотреба, включително презареждане, пре-разреждане и къси съединения, причинени от претоварване по ток или неизправности в окабеляването. Второ, механична повреда като екструзия на клетки, пробиване и структурна деформация по време на транспортиране, монтаж или работа. Трето, топлинна злоупотреба от лошо охлаждане, висока температура на околната среда и дългосрочно-натрупване на горещи точки в батерийните шкафове. Четвърто, присъщи дефекти на батерията, включително производствени примеси, микро-къси съединения и непостоянно затихване на клетките след дълъг-цикличен режим на работа.
За разлика от повредите на единични батерийни пакети, BESS разполага с плътно подреждане на клетките и затворена среда на шкаф, което прави разпространението на топлинна енергия по-бързо и по-трудно за контролиране. Следователно спирането на термичното бягане на BESS изисква систематични решения, обхващащи мониторинг, управление на топлината, физическа изолация и потискане на пожар с чист агент, а не едно-точкова защита.
Слой 1: Ранна превенция – Елиминиране на термичните задействания
Най-ефективният начин за спиране на топлинното бягство на BESS е фундаменталното предотвратяване на появата му чрез стандартизирана работа и интелигентен мониторинг. Високо{1}}прецизна система за управление на батерията (BMS) служи като първа линия на защита. Усъвършенстваният BESS BMS поддържа-наблюдение в реално време на данните за напрежението, тока, температурата и вътрешното съпротивление на една-клетка. Може автоматично да задейства защита от презареждане, прекъсване на свръхток и аларма за висока-температура, за да се избегне електрическо и топлинно злоупотреба.
Оптимизираният дизайн за управление на топлината е друга основна мярка за превенция. Повечето -мащабни BESS приемат течно охлаждане или подобрени системи за въздушно охлаждане, за да поддържат постоянна температура на клетката между 20 градуса и 35 градуса и да контролират температурната разлика в рамките на 5 градуса. Равномерното разсейване на топлината елиминира локалните горещи точки, избягва дългосрочното-топлинно натоварване на батериите и значително намалява вероятността от спонтанно термично изтичане.
В допълнение, стандартизираната работа и поддръжка на BESS са незаменими. Редовното откриване на консистенцията на клетките, почистването на корпуса от прах, проверката на линията и подмяната на дефектни клетки могат да премахнат скритите опасности, причинени от стареене на батерията и повреда на оборудването. Стриктното спазване на спецификациите за работна температура и скорост на-разреждане ефективно избягва-произведени от човека термични тригери.
Слой 2: Изолация и прихващане – Блокиране на термичното разпространение
Дори при перфектна ранна профилактика, случайна повреда на батерията или екстремни работни условия все пак могат да предизвикат термично изпускане на отделни клетки. По този начин дизайнът на физическа изолация е от решаващо значение за предотвратяване на разпространението на веригата в BESS. Модерните безопасни шкафове за съхранение на енергия приемат модулни изолационни структури, включително пожароустойчиви топлоизолационни прегради, устойчиви на висока температура уплътнителни материали и топлоизолационни пълнители за прекъсване на топлопроводимостта между съседни модули.
Технологията за изолиране на повреди-на ниво Rack допълнително подобрява безопасността. Снабдена с независими предпазители, прекъсвачи и термични предпазители за всеки модул, системата може бързо да прекъсне дефектната верига и да изолира повредената батерия, след като бъде открита необичайна температура или ток. Това предотвратява разпространението на повреда на една клетка към целия стелаж или клъстер, като основно потиска -широмащабното термично разпространение.
Разумната вентилация на шкафа и дизайнът за освобождаване на налягането също играят ключова роля. Навременното изхвърляне на високо{1}}температурен запалим газ, генериран от дефектни батерии, намалява вътрешното налягане в шкафа и избягва инциденти с дефлаграция, причинени от натрупване на газ, създавайки буферни условия за последващи операции по гасене на пожар.
Слой 3: Активно потискане – Авариен контрол на огъня за термично бягане
За BESS термично извеждане, което е навлязло в екзотермичен и възпламенителен етап, системите за гасене на пожар с чист агент с бързо-отклик са най-надеждната мярка за защита на терминала. Традиционните водни спринклери не са приложими за BESS, тъй като водата може да причини вторично късо съединение и не може бързо да охлади високо{2}}температурните сърцевини на батерията. Сухите прахообразни агенти лесно блокират вентилационните отвори и причиняват замърсяване на оборудването, което води до високи разходи за поддръжка.
Съвременните основни решения за безопасност на BESS приемат системи за потискане на чист агент FK5112, които перфектно се адаптират към затворени среди на шкафове за съхранение на енергия. Екологично чистият агент се изпарява мигновено след изпразване, бързо абсорбира масивна топлина, за да охлади клетките на батерията и прекъсва верижните химични реакции на термично бягане. Той ефективно потиска откритите пламъци и елиминира скритите рискове от повторно-възпламеняване, постигайки бързо прекратяване на топлинния разгон.
Освен това агентът FK5112 е не-проводим, без-остатъци, -безопасен за озон и с нисък-GWP, не причинява корозия или повреда на електрическото оборудване на BESS. Той напълно отговаря на стандартите за чисти агенти NFPA 2001 и глобалните спецификации за противопожарна безопасност за съхранение на енергия, превръщайки се в предпочитано решение за потушаване на пожари за мрежови, промишлени и търговски проекти на BESS по целия свят.
Слой 4: Интелигентна връзка – Пълен-цикличен режим на работа
Спирането на топлинното бягане на BESS изисква координирана работа на системите за наблюдение, ранно предупреждение и потискане. Интегрираната платформа за безопасност BESS свързва данни от BMS,-температурно наблюдение в реално време, сензори за откриване на дим и газ и устройства за гасене на пожар с чист агент. След като бъдат уловени необичайно покачване на температурата, изтичане на газ или димни сигнали, системата задейства аларми на много-нива за първи път, започва усилване на охлаждането, прекъсва захранването и активира автоматично изхвърляне на агента, за да потисне топлинното бягство в етапа на размножаване.
Редовната инспекция и поддръжка на системата гарантира-дългосрочна ефективност на всички устройства за безопасност. Тримесечните функционални тестове на сензори за откриване и системи за потискане, годишно калибриране на параметрите на BMS и навременна подмяна на чисти агенти с изтекъл срок на годност могат да избегнат отказ на системата за безопасност по време на извънредни ситуации.
Заключение
Топлинното бягане е най-голямото препятствие за безопасността на системите за съхранение на енергия от литиево-йонни батерии, но то може да бъде напълно контролирано и избегнато чрез систематични много{1}}измерни решения. Научно ранно предупреждение чрез BMS, оптимизиран дизайн за управление на топлината, модулна физическа изолация и високо-ефективно потушаване на пожар с чист агент заедно образуват цялостна система за предотвратяване на топлинно изтичане BESS.
За инвеститорите в съхранението на енергия, EPC компаниите и операторите на съоръжения, приемането на стандартизирани проекти за предотвратяване на топлинно изтичане и високо-ефективно оборудване за потискане на чисти агенти е не само задължително изискване за съответствие с безопасността на проекта, но и основна гаранция за дългосрочна-стабилна работа на BESS.
Като професионален доставчик на чисти агенти, фокусиращ се върху пожарната безопасност на BESS, ние предоставяме FK5112 съвместими с NFPA{0}}пожарогасителни агенти и-решения за потискане на термични изтичания на едно място за глобални проекти за съхранение на енергия, помагайки на клиентите да премахнат рисковете от пожар на BESS и да постигнат безопасно, надеждно и устойчиво съхранение на енергия.
