Fono

La energikrizo igis litijon-jona bateriaj energi-stokaj sistemoj (ESS) pli vaste uzataj en la pasintaj kelkaj jaroj, sed ankaŭ okazis kelkaj danĝeraj akcidentoj rezultigantaj damaĝon al instalaĵoj kaj la medio, ekonomia perdo, kaj eĉ perdo de. vivo. Enketoj trovis ke kvankam ESS renkontis normojn ligitajn al bateriosistemoj, kiel ekzemple UL 9540 kaj UL 9540A, termika misuzo kaj fajroj okazis. Tial, lerni lecionojn de pasintaj kazoj kaj analizi la riskojn kaj iliajn kontraŭrimedojn profitigos la evoluon de ESS-teknologio.

Kazoj revizio

La sekvanta resumas akcidentokazojn de grandskala ESS tra la mondo de 2019 ĝis nun, kiuj estis publike raportitaj.

La kaŭzoj de ĉi-supraj akcidentoj povas esti resumitaj kiel jenaj du:

1) Fiasko de interna ĉelo ekigas termikan misuzon de la baterio kaj modulo, kaj finfine igas la tutan ESS ekbruli aŭ eksplodi.

La fiasko kaŭzita de termika misuzo de ĉelo estas esence observita ke fajro sekvita de eksplodo. Ekzemple, akcidentoj de la centralo McMicken en Arizono, Usono en 2019 kaj la centralo Fengtai en Pekino, Ĉinio en 2021 ambaŭ eksplodis post fajro. Tia fenomeno estas kaŭzita de malsukceso de ununura ĉelo, kiu ekigas internan kemian reakcion, liberigante varmon (eksoterma reago), kaj la temperaturo daŭre altiĝas kaj disvastiĝas al proksimaj ĉeloj kaj moduloj, kaŭzante fajron aŭ eĉ eksplodon. La malsukcesa reĝimo de ĉelo estas ĝenerale kaŭzita de troŝarĝo aŭ kontrolsistemo fiasko, termika malkovro, ekstera kurta cirkvito kaj interna kurta cirkvito (kiuj povas esti kaŭzitaj de diversaj kondiĉoj kiel dentaĵo aŭ kavo, materialaj malpuraĵoj, penetro de eksteraj objektoj, ktp. ).

Post la termika misuzo de la ĉelo, brulema gaso estos produktita. De supre vi povas rimarki, ke la unuaj tri kazoj de eksplodo havas la saman kaŭzon, tio estas brulema gaso ne povas elŝuti ĝustatempe. Je ĉi tiu punkto, la kuirilaro, la modulo kaj la uja ventosistemo estas precipe gravaj. Ĝenerale gasoj estas malŝarĝitaj de la kuirilaro tra la ellasvalvo, kaj la prema reguligo de la ellasvalvo povas redukti la amasiĝon de bruligeblaj gasoj. En la modula stadio, ĝenerale ekstera ventolilo aŭ la malvarmiga dezajno de ŝelo estos uzataj por eviti la amasiĝon de bruligeblaj gasoj. Fine, en la kontenera stadio, ventoladinstalaĵoj kaj monitoraj sistemoj ankaŭ estas postulataj por evakui bruleblajn gasojn.

2) ESS-malsukceso kaŭzita de ekstera helpsistema fiasko

Totala ESS-fiasko kaŭzita de helpsistemfiasko tipe okazas ekster la bateriosistemo kaj povas rezultigi bruladon aŭ fumon de eksteraj komponentoj. Kaj kiam la sistemo monitoris kaj respondas al ĝi ĝustatempe, ĝi ne kondukos al ĉelo fiasko aŭ termika misuzo. En la akcidentoj de Vistra Moss Landing Power Station Fazo 1 2021 kaj Fazo 2 2022, fumo kaj fajro estis generitaj ĉar la faŭltomonitorado kaj elektraj sekuraj aparatoj estis malŝaltitaj tiutempe dum la komisiiga fazo kaj ne povis respondi ĝustatempe. . Ĉi tiu speco de flambrulado kutime komenciĝas de la ekstero de la bateriosistemo antaŭ ol ĝi finfine disvastiĝas al la interno de la ĉelo, do ne estas perforta eksoterma reago kaj bruligebla gasa amasiĝo, kaj do kutime neniu eksplodo. Krome, se la ŝpruciga sistemo povas esti ŝaltita ĝustatempe, ĝi ne kaŭzos ampleksan damaĝon al la instalaĵo.

La fajra akcidento de "Victorian Power Station" en Geelong, Aŭstralio en 2021 estis kaŭzita de fuŝkontakto en la baterio kaŭzita de fridiga elfluo, kiu memorigas nin atenti la fizikan izolitecon de la bateriosistemo. Oni rekomendas konservi certan spacon inter eksteraj instalaĵoj kaj la bateria sistemo por eviti reciprokan interferon. La bateriosistemo ankaŭ devas esti ekipita per izola funkcio por eviti eksteran kurtcirkviton.

Kontraŭrimedoj

De ĉi-supra analizo, estas klare, ke la kaŭzoj de ESS-akcidentoj estas la termika misuzo de la ĉelo kaj la fiasko de la helpsistemo. Se la malsukceso ne povas esti malhelpita, tiam redukti la plian difekton post la blokada fiasko ankaŭ povas redukti la perdon. La kontraŭrimedoj povas esti konsiderataj de la sekvaj aspektoj:

Blokante la termika disvastiĝo post termika misuzo de la ĉelo

Izola baro povas esti aldonita por bloki la disvastiĝon de termika misuzo de la ĉelo, kiu povas esti instalita inter la ĉeloj, inter la moduloj aŭ inter la rakoj. En la apendico de NFPA 855 (Normo por Instalado de Senmovaj Energiaj Stokaj Sistemoj), vi ankaŭ povas trovi la rilatajn postulojn. Specifaj mezuroj por izoli la baron inkluzivas enmeti malvarmakvajn platojn, aerogel kaj ŝatojn inter la ĉeloj.

Fajro-subprema aparato al la bateriosistemo povas esti aldonita tiel ke ĝi povas reagi rapide por aktivigi la fajro-subpremaparaton kiam termika misuzo okazas en ununura ĉelo. La kemio malantaŭ litio-jonaj fajrodanĝeroj kondukas al malsama fajroforigo-dezajno por energistokaj sistemoj ol konvenciaj fajroestingadsolvoj, kio estas ne nur estingi la fajron, sed ankaŭ redukti la temperaturon de la baterio. Alie, la eksotermaj kemiaj reakcioj de la ĉeloj daŭre okazos kaj ekfunkciigos reŝaltadon.

Kroma zorgo ankaŭ necesas kiam elektas fajroestingajn materialojn. Se la akvo estas ŝprucita rekte sur la brulantan baterujon povas produkti bruleman gasmiksaĵon. Kaj se la kuirilaro aŭ kadro estas el ŝtalo, akvo ne malhelpos termikan misuzon. Iuj kazoj montras, ke akvo aŭ aliaj specoj de likvaĵoj en kontakto kun la baterioterminaloj ankaŭ povas pliseverigi la fajron. Ekzemple, en la fajra akcidento de Vistra Moss Landing-centralo en septembro 2021, raportoj indikis ke la malvarmigaj tuboj kaj tubjuntoj de la stacio malsukcesis, igante akvon ŝprucigi sur la bateriorakojn kaj finfine kaŭzante la bateriojn al fuŝkontakto kaj arko.

1.Ĝustatempe elsendo de bruligeblaj gasoj

Ĉiuj ĉi-supraj kazraportoj montras al koncentriĝoj de bruligeblaj gasoj kiel la ĉefan kaŭzon de eksplodoj. Tial, retejo-dezajno kaj aranĝo, gas-monitorado kaj ventolsistemoj estas gravaj por reduktado de ĉi tiu risko. En NFPA 855 normo estas menciita ke kontinua gasa detektosistemo estas postulata. Kiam certa nivelo de bruligebla gaso (t.e. 25% de LFL) estas detektita, la sistemo komencos ellasan ventoladon. Krome, UL 9540A-testnormo ankaŭ mencias la postulon kolekti ellasilon kaj detekti la malsupran limon de gaso LFL.

Krom ventolado, la uzo de eksplodaj krizhelpaj paneloj ankaŭ estas rekomendita. Estas menciite en NFPA 855 ke ESSoj estas instalotaj kaj konservitaj laŭ NFPA 68 (Normo pri Eksplodprotekto per Deflagration Venting) kaj NFPA 69 (Normoj pri Eksplodprotekto-Sistemoj). Tamen, kiam la sistemo konformas al la Testo de Fajro kaj Eksplodo (UL 9540A aŭ ekvivalento), ĝi povas esti esceptita de ĉi tiu postulo. Tamen, ĉar la kondiĉoj de testado ne estas plene reprezentaj de la vera situacio, plibonigo de ventolado kaj eksplodprotekto estas rekomendita.

2.Malsukcesa antaŭzorgo de helpaj sistemoj

Neadekvata softvaro/firmvarprogramado kaj komisiado/antaŭ-komencaj proceduroj ankaŭ kontribuis al la Victorian Power Station kaj Vistra Moss Landing Power Station fajrokazaĵoj. En la Victorian Power Station-fajro, termika fitraktado iniciatita per unu el la moduloj ne estis identigita aŭ blokita, kaj la fajro sekvanta ankaŭ ne estis interrompita. La kialo, kial ĉi tiu situacio okazis, estas, ke tiutempe komisiado ne estis postulata, kaj la sistemo estis mane fermita, inkluzive de telemetria sistemo, monitorado de misfunkciadoj kaj elektra sekura aparato. Krome, la sistemo de Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) ankaŭ ankoraŭ ne funkciis, ĉar daŭris 24 horojn por establi ekipaĵkonektecon.

Tial, estas rekomendite ke iuj neaktivaj moduloj havu aparatojn kiel aktiva telemetrio, faŭltomonitorado kaj elektraj sekurecaj aparatoj, prefere ol esti mane fermitaj per ŝlosilŝaltilo. Ĉiuj elektraj sekurecaj protektaj aparatoj devas esti konservitaj en aktiva reĝimo. Krome, pliaj alarmsistemoj devus esti aldonitaj por identigi kaj respondi al diversaj krizokazaĵoj.

Programeraro de programaro ankaŭ estis trovita en la Vistra Moss Landing Power-stacio Fazoj 1 kaj 2, ĉar la ek-sojlo ne estis superita, la bateria varmo-lavujo estis aktivigita. Samtempe, la akvotubo-konektilo malsukceso kun la elfluo de supra tavolo de la kuirilaro disponigas la akvon al la bateriomodulo kaj tiam kaŭzi kurtcirkviton. Ĉi tiuj du ekzemploj montras kiom gravas ke programaro/firmware programado estu kontrolita kaj sencimigita antaŭ la ekproceduro.

Resumo

Tra la analizo de pluraj fajro-akcidentoj en energi-stokado, alta prioritato devus esti donita al ventolado kaj eksplodkontrolo, taŭga instalado kaj komisiado proceduroj, inkluzive de programaro programado kontroloj, kiuj povas malhelpi bateria akcidentoj. Krome, ampleksa krizresponda plano devus esti evoluigita por trakti la generacion de toksaj gasoj kaj substancoj.