Latar

Krisis énérgi parantos ngajantenkeun sistem panyimpanan énergi batré litium-ion (ESS) langkung seueur dianggo dina sababaraha taun ka pengker, tapi ogé aya sababaraha kacilakaan anu bahaya anu nyababkeun karusakan fasilitas sareng lingkungan, leungitna ékonomi, bahkan kaleungitan. hirup. Panaliti mendakan yén sanaos ESS parantos nyumponan standar anu aya hubunganana sareng sistem batré, sapertos UL 9540 sareng UL 9540A, panyalahgunaan termal sareng kahuruan parantos kajantenan. Ku alatan éta, diajar palajaran tina kasus kaliwat tur analisa resiko na countermeasures maranéhna bakal nguntungkeun ngembangkeun téhnologi ESS.

Tinjauan kasus

Di handap ieu nyimpulkeun kasus kacilakaan ESS skala ageung di sakumna dunya ti 2019 dugi ka ayeuna, anu parantos dilaporkeun sacara umum.

Anu jadi sabab tina kacilakaan di luhur bisa diringkeskeun jadi dua di handap ieu:

1) A gagalna sél internal micu nyiksa termal tina batré jeung modul, sarta pamustunganana ngabalukarkeun sakabéh ESS nyekel seuneu atawa ngabeledug.

Gagalna disababkeun ku panyalahgunaan termal sél dasarna dititénan yén seuneu dituturkeun ku ledakan. Salaku conto, kacilakaan pembangkit listrik McMicken di Arizona, AS dina 2019 sareng pembangkit listrik Fengtai di Beijing, China dina 2021 duanana ngabeledug saatos kahuruan. Fenomena sapertos kitu disababkeun ku gagalna sél tunggal, anu nyababkeun réaksi kimia internal, ngaluarkeun panas (réaksi éksotermik), sareng suhu terus naék sareng sumebar ka sél sareng modul caket dieu, nyababkeun seuneu atanapi malah ngabeledug. Modeu gagalna sél umumna disababkeun ku overcharge atanapi kagagalan sistem kontrol, paparan termal, sirkuit pondok éksternal sareng sirkuit pondok internal (anu tiasa disababkeun ku sababaraha kaayaan sapertos lekukan atanapi dent, najis bahan, penetrasi ku objék éksternal, jsb. ).

Saatos nyiksa termal sél, gas kaduruk bakal dihasilkeun. Ti luhur anjeun tiasa perhatikeun yén tilu kasus ngabeledugna gaduh panyabab anu sami, nyaéta gas anu gampang kaduruk teu tiasa discharge tepat waktu. Dina titik ieu, batré, modul sareng sistem ventilasi wadahna penting pisan. Umumna gas anu discharged tina batré ngaliwatan klep knalpot, sarta pangaturan tekanan tina klep knalpot bisa ngurangan akumulasi gas combustible. Dina tahap modul, umumna kipas éksternal atanapi desain cooling cangkang bakal dianggo pikeun nyegah akumulasi gas anu tiasa kaduruk. Tungtungna, dina tahap wadahna, fasilitas ventilasi sareng sistem ngawaskeun ogé diperyogikeun pikeun ngévakuasi gas anu tiasa kaduruk.

2) Gagalna ESS disababkeun ku gagalna sistem bantu éksternal

Kagagalan ESS sakabéh anu disababkeun ku kagagalan sistem bantu biasana lumangsung di luar sistem batré sareng tiasa nyababkeun kaduruk atanapi haseup tina komponén éksternal. Sareng nalika sistemna diawaskeun sareng ngaréspon dina waktosna, éta moal ngakibatkeun kagagalan sél atanapi nyiksa termal. Dina kacilakaan Vistra Moss Landing Power station Fase 1 2021 sareng Fase 2 2022, haseup sareng seuneu dibangkitkeun kusabab ngawaskeun kasalahan sareng alat-alat listrik gagal-aman dipareuman dina waktos éta salami fase komisioner sareng henteu tiasa ngaréspon dina waktosna. . Kaduruk seuneu jenis ieu biasana dimimitian ti luar sistem batré saméméh tungtungna nyebar ka jero sél, jadi euweuh réaksi exothermic telenges jeung akumulasi gas combustible, sarta jadi biasana euweuh ledakan. Naon deui, lamun sistem sprinkler bisa diaktipkeun dina waktu, éta moal ngabalukarkeun karuksakan éksténsif pikeun fasilitas.

Kacilakaan seuneu "Victorian Power Station" di Geelong, Australia dina 2021 disababkeun ku sirkuit pondok dina batré disababkeun ku bocor coolant, anu ngingetkeun urang pikeun nengetan isolasi fisik sistem batré. Disarankeun pikeun ngajaga rohangan anu tangtu antara fasilitas éksternal sareng sistem batré pikeun ngahindarkeun gangguan silih. Sistem batré ogé kedah dilengkepan fungsi insulasi pikeun nyegah sirkuit pondok éksternal.

Pancegahan

Tina analisis di luhur, jelas yén panyabab kacilakaan ESS nyaéta panyalahgunaan termal sél sareng gagalna sistem bantu. Upami gagalna teu tiasa dicegah, teras ngirangan karusakan salajengna saatos kagagalan blocking ogé tiasa ngirangan karugian. The countermeasures bisa dianggap tina aspék handap:

Ngahalangan panyebaran termal saatos nyiksa termal sél

Panghalang insulasi bisa ditambahkeun pikeun meungpeuk sumebarna nyiksa termal sél, nu bisa dipasang antara sél, antara modul atawa antara rak. Dina lampiran NFPA 855 (Standar pikeun Pamasangan Sistem Panyimpen Énergi Stasioner), anjeun ogé tiasa mendakan sarat anu aya hubunganana. Ukuran khusus pikeun ngasingkeun halangan kalebet nyelapkeun pelat cai tiis, aerogel sareng anu resep diantara sél.

Hiji alat suprési seuneu kana sistem batré bisa ditambahkeun meh bisa meta gancang pikeun ngaktipkeun alat suprési seuneu nalika nyiksa termal lumangsung dina sél tunggal. Kimia balik hazards seuneu litium-ion ngabalukarkeun desain suprési seuneu béda pikeun sistem panyimpen énergi ti solusi firefighting konvensional, nu teu ukur keur extinguish seuneu, tapi ogé pikeun ngurangan suhu batréna. Upami teu kitu, réaksi kimia éksotermik sél bakal terus lumangsung sarta memicu re-ignition.

Perawatan tambahan ogé diperyogikeun nalika milih bahan pemadam seuneu. Lamun cai disemprot langsung kana casing batré ngaduruk bisa ngahasilkeun campuran gas kaduruk. Tur upami casing batré atawa pigura dijieunna tina baja, cai moal nyegah nyiksa termal. Sababaraha kasus nunjukkeun yén cai atanapi jinis cair sanés anu aya hubunganana sareng terminal batré ogé tiasa nyababkeun seuneu. Salaku conto, dina kacilakaan kahuruan pembangkit listrik Vistra Moss Landing dina Séptémber 2021, laporan nunjukkeun yén selang penyejukan stasiun sareng sambungan pipa gagal, nyababkeun cai nyemprot dina rak batré sareng pamustunganana nyababkeun batré janten sirkuit pondok sareng busur.

1. Timely émisi gas combustible

Sadaya laporan kasus di luhur nunjuk ka konsentrasi gas kaduruk salaku panyabab utama ledakan. Ku alatan éta, desain sareng perenah situs, ngawaskeun gas sareng sistem ventilasi penting pikeun ngirangan résiko ieu. Dina standar NFPA 855 aya disebutkeun yén sistem deteksi gas kontinyu diperlukeun. Lamun tingkat nu tangtu gas combustible (ie 25% LFL) dideteksi, sistem bakal ngamimitian ventilasi knalpot. Salaku tambahan, standar tés UL 9540A ogé nyebatkeun syarat pikeun ngumpulkeun knalpot sareng ngadeteksi wates handap gas LFL.

Salian ventilasi, panggunaan panel relief ledakan ogé disarankeun. Disebutkeun dina NFPA 855 yén ESSs kedah dipasang sareng dijaga saluyu sareng NFPA 68 (Standar Perlindungan Ledakan ku Venting Deflagrasi) sareng NFPA 69 (Standar Sistem Perlindungan Ledakan). Nanging, nalika sistem saluyu sareng Uji Seuneu sareng Ledakan (UL 9540A atanapi sarimbag), éta tiasa dibebaskeun tina sarat ieu. Nanging, kumargi kaayaan uji henteu sapinuhna ngagambarkeun kaayaan anu leres, paningkatan ventilasi sareng panyalindungan ngabeledug disarankeun.

2.Failure pencegahan sistem bantu

Parangkat lunak / program firmware sareng komisioning / prosedur pra-mimitian anu henteu cekap ogé nyumbang kana kajadian seuneu Pembangkit Listrik Victoria sareng Pembangkit Listrik Vistra Moss Landing. Dina seuneu Stasion Listrik Victoria, panyalahgunaan termal anu diprakarsai ku salah sahiji modul henteu diidentifikasi atanapi diblokir, sareng seuneu di handap ieu ogé henteu kaganggu. Alesan kunaon kaayaan ieu kajantenan nyaéta yén komisi henteu diperyogikeun dina waktos éta, sareng sistemna sacara manual ditutup, kalebet sistem telemétri, ngawaskeun sesar sareng alat anu aman-aman listrik. Sajaba ti éta, sistem Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) ogé henteu acan dioperasikeun, sabab butuh 24 jam pikeun ngadegkeun konektipitas alat.

Ku alatan éta, disarankeun yén modul anu dianggurkeun kedah gaduh alat sapertos telemétri aktip, ngawaskeun sesar sareng alat kaamanan listrik, tinimbang dipareuman sacara manual ku saklar konci-kaluar. Sadaya alat panyalindungan kaamanan listrik kedah disimpen dina modeu aktip. Sajaba ti éta, sistem alarm tambahan kudu ditambahkeun pikeun ngaidentipikasi jeung ngabales sagala rupa kajadian darurat.

Kasalahan program software ogé kapanggih dina Vistra Moss Landing Power station Fase 1 jeung 2, sakumaha bangbarung mimiti-up teu ngaleuwihan, batré panas tilelep diaktipkeun. Dina waktu nu sarua, gagalna konektor pipe cai jeung leakage lapisan luhur batré nyieun cai sadia ka modul batré lajeng ngabalukarkeun sirkuit pondok. Dua conto ieu nunjukkeun kumaha pentingna program parangkat lunak/firmware dipariksa sareng di-debug sateuacan prosedur ngamimitian.

Ringkesan

Ngaliwatan analisa sababaraha kacilakaan seuneu di stasiun panyimpen énérgi, prioritas luhur kudu dibikeun ka ventilasi jeung kontrol ledakan, instalasi ditangtoskeun jeung prosedur commissioning, kaasup cék programming software, nu bisa nyegah kacilakaan batré. Salaku tambahan, rencana tanggap darurat anu komprehensif kedah dikembangkeun pikeun nganyahokeun generasi gas sareng zat beracun.