نحوه جلوگیری از فرار حرارتی در سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS)

سیستم های ذخیره انرژی باتری (BESS)به ستون فقرات زیرساخت‌های انرژی تجدیدپذیر مدرن تبدیل شده‌اند که به طور گسترده برای تراشیدن پیک شبکه، برق پشتیبان صنعتی، ذخیره‌سازی انرژی تجاری و تثبیت ریزشبکه به کار گرفته شده‌اند. با این حال، فرار حرارتی باتری حیاتی‌ترین خطر ایمنی است که-به‌کارگیری یون لیتیوم{2}}BESS در مقیاس بزرگ را محدود می‌کند. فرار حرارتی زمانی اتفاق می‌افتد که دمای باتری داخلی به‌طور غیرقابل کنترلی افزایش می‌یابد و باعث ایجاد واکنش‌های شیمیایی گرمازا، تجزیه الکترولیت، انتشار گاز قابل اشتعال و در نهایت آتش‌سوزی یا انفجار باتری می‌شود.

برای اپراتورهای BESS، پیمانکاران EPC و صاحبان تأسیسات ذخیره‌سازی انرژی، یادگیری نحوه جلوگیری از فرار حرارتی در سناریوهای سیستم ذخیره انرژی باتری برای جلوگیری از از دست دادن تجهیزات فاجعه‌بار، خرابی عملیات و حوادث ایمنی ضروری است. یک فرار حرارتی تک سلولی می‌تواند به سرعت در ماژول‌ها و قفسه‌های مجاور منتشر شود و باعث ایجاد بلایای آتش‌سوزی BESS در مقیاس کامل شود. این مقاله علل ریشه‌ای فرار حرارتی BESS را بررسی می‌کند و مجموعه کاملی از راه‌حل‌های پیشگیری لایه‌ای، هشدار اولیه، ایزوله‌سازی و سرکوب را ارائه می‌کند که به تسهیلات کمک می‌کند تا با طراحی‌های ایمنی مطابق استاندارد، خطرات فرار حرارتی را به صفر برسانند.

فرار حرارتی باتری یک واکنش زنجیره ای است که در آن تولید گرمای داخلی سلول لیتیوم{0} یونی بسیار بیشتر از ظرفیت اتلاف حرارت است. هنگامی که دمای سلول از 120 درجه تا 150 درجه بالاتر می رود، تجزیه شیمیایی غیرقابل برگشت اتفاق می افتد و گرمای عظیم، هیدروژن، متان و سایر گازهای قابل احتراق آزاد می شود. بدون مداخله به موقع، دما می تواند در عرض چند ثانیه به بالای 800 درجه برسد که منجر به گسترش آتش و انتشار حرارتی متقاطع{6}}ماژول می شود.

محرک های اصلی فرار حرارتی BESS به چهار دسته تقسیم می شوند. اول، سوء استفاده از برق از جمله شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از-و اتصال کوتاه ناشی از اضافه بار فعلی یا خطاهای سیم کشی. دوم، خرابی مکانیکی مانند اکستروژن سلول، سوراخ کردن و تغییر شکل ساختاری در حین حمل، نصب یا بهره برداری. سوم، سوء استفاده حرارتی ناشی از عملکرد ضعیف خنک‌کننده، دمای بالای محیط و تجمع طولانی‌مدت نقاط داغ در کابینت‌های باتری. چهارم، نقص ذاتی باتری از جمله ناخالصی‌های تولید، اتصال کوتاه میکرو{6}}و تضعیف سلول ناسازگار پس از کارکرد چرخه طولانی.

برخلاف خرابی‌های تک باتری، BESS دارای آرایش سلولی متراکم و محیط‌های بسته بسته است که انتشار فرار حرارتی را سریع‌تر و کنترل آن را سخت‌تر می‌کند. بنابراین، توقف فرار حرارتی BESS به راه‌حل‌های سیستماتیکی نیاز دارد که نظارت، مدیریت حرارتی، ایزوله‌سازی فیزیکی، و اطفاء حریق با عامل تمیز را پوشش می‌دهند، نه حفاظت از یک نقطه-.

موثرترین راه برای جلوگیری از فرار حرارتی BESS، جلوگیری از وقوع آن به طور اساسی از طریق عملکرد استاندارد و نظارت هوشمند است. یک سیستم مدیریت باتری با دقت بالا- (BMS) به عنوان اولین خط دفاع عمل می کند. پیشرفته BESS BMS از نظارت بر زمان واقعی داده های ولتاژ، جریان، دما و مقاومت داخلی تک سلولی پشتیبانی می کند. برای جلوگیری از سوء استفاده الکتریکی و حرارتی، می‌تواند به طور خودکار محافظت در برابر شارژ بیش از حد، قطع جریان بیش از حد، و هشدار دمای بالا را فعال کند.

طراحی مدیریت حرارتی بهینه یکی دیگر از اقدامات اصلی پیشگیری است. اکثر BESS در مقیاس بزرگ، سیستم‌های خنک‌کننده مایع یا خنک‌کننده هوای پیشرفته را برای حفظ دمای سلولی بین 20 تا 35 درجه و کنترل اختلاف دما در 5 درجه اتخاذ می‌کنند. اتلاف گرمای یکنواخت نقاط داغ محلی را از بین می برد، از استرس حرارتی طولانی مدت روی باتری ها جلوگیری می کند، و احتمال فرار حرارتی خود به خود را تا حد زیادی کاهش می دهد.

علاوه بر این، بهره برداری و نگهداری استاندارد BESS ضروری است. تشخیص قوام سلولی منظم، تمیز کردن گرد و غبار کابینت، بازرسی خط و تعویض سلول معیوب می‌تواند خطرات پنهان ناشی از قدیمی شدن باتری و خرابی تجهیزات را از بین ببرد. انطباق دقیق با مشخصات دمای عملیاتی و سرعت شارژ-به طور مؤثری از محرک‌های فرار حرارتی ساخته شده توسط انسان جلوگیری می‌کند.

حتی با پیشگیری زودهنگام کامل، آسیب تصادفی باتری یا شرایط عملیاتی شدید ممکن است منجر به فرار حرارتی سلول های فردی شود. بنابراین، طراحی جداسازی فیزیکی برای جلوگیری از گسترش زنجیره در BESS حیاتی است. کابینت‌های ذخیره‌سازی انرژی ایمن مدرن از ساختارهای عایق مدولار، از جمله پارتیشن‌های عایق حرارتی مقاوم در برابر حریق، مواد آب‌بندی مقاوم در برابر حرارت{{3} و پرکننده‌های عایق حرارتی شکاف استفاده می‌کنند تا انتقال گرما را بین ماژول‌های مجاور قطع کنند.

فناوری جداسازی خطا در سطح رک{0}}ایمنی را بیشتر افزایش می‌دهد. مجهز به فیوزهای مستقل، قطع کننده مدار و فیوزهای حرارتی برای هر ماژول، این سیستم می تواند به سرعت مدار معیوب را قطع کرده و پس از تشخیص دما یا جریان غیرعادی، واحد باتری خراب را ایزوله کند. این امر از گسترش یک خطای سلولی به کل قفسه یا خوشه جلوگیری می‌کند و اساساً انتشار گرمایی در مقیاس بزرگ را سرکوب می‌کند.

تهویه مناسب کابینت و طراحی کاهش فشار نیز نقش کلیدی دارد. تخلیه به موقع گاز قابل اشتعال با دمای بالا تولید شده توسط باتری های معیوب، فشار داخلی کابینت را کاهش می دهد و از حوادث ناشی از انباشت گاز جلوگیری می کند و شرایط بافری را برای عملیات اطفاء حریق بعدی ایجاد می کند.

برای فرار حرارتی BESS که وارد مرحله گرمازایی و احتراق شده است، سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز سریع پاسخ{0} قابل اطمینان‌ترین اقدام حفاظتی پایانه هستند. آبپاش های سنتی برای BESS قابل استفاده نیستند، زیرا آب ممکن است باعث اتصال کوتاه ثانویه شود و نتواند به سرعت هسته های باتری با دمای بالا را خنک کند. عوامل پودر خشک به راحتی سوراخ های تهویه را مسدود می کنند و باعث آلودگی تجهیزات می شوند که منجر به هزینه های بالای نگهداری می شود.

راه‌حل‌های ایمنی اصلی مدرن BESS از سیستم‌های سرکوب عامل پاک FK5112 استفاده می‌کنند که کاملاً با محیط‌های بسته ذخیره‌سازی انرژی سازگار می‌شوند. عامل تمیز سازگار با محیط زیست بلافاصله پس از تخلیه تبخیر می شود، به سرعت گرمای عظیمی را برای خنک کردن سلول های باتری جذب می کند و واکنش های زنجیره ای شیمیایی فرار حرارتی را قطع می کند. به طور موثر شعله های باز را سرکوب می کند و خطرات اشتعال مجدد پنهان را حذف می کند و به پایان سریع گرمایی می رسد.

علاوه بر این، عامل FK5112 غیر رسانا، بدون باقیمانده، بدون ازن-ایمن و GWP پایین- است و هیچ خوردگی یا آسیبی به تجهیزات الکتریکی BESS وارد نمی‌کند. این به طور کامل استانداردهای عامل پاک NFPA 2001 و مشخصات ایمنی آتش سوزی ذخیره انرژی جهانی را برآورده می کند و به راه حل ترجیحی اطفاء حریق برای پروژه های شبکه، صنعتی و تجاری BESS در سراسر جهان تبدیل می شود.

اکنون MSDS FK5112 را دریافت کنید

توقف فرار حرارتی BESS نیازمند عملیات هماهنگ نظارت، هشدار اولیه و سیستم‌های سرکوب است. پلت‌فرم ایمنی یکپارچه BESS داده‌های BMS، نظارت بر دمای تصویربرداری حرارتی{1} در زمان واقعی، حسگرهای تشخیص دود و گاز و دستگاه‌های اطفاء حریق با عامل تمیز را به هم پیوند می‌دهد. هنگامی که سیگنال‌های غیرعادی دما، نشت گاز یا دود ضبط می‌شوند، سیستم در اولین بار آلارم‌های چند سطحی را ایجاد می‌کند، بهبود خنک‌کننده را شروع می‌کند، منبع تغذیه را قطع می‌کند و تخلیه خودکار عامل را برای سرکوب فرار حرارتی در مرحله جوانه زدن فعال می‌کند.

بازرسی و نگهداری منظم سیستم، اثربخشی-درازمدت همه دستگاه‌های ایمنی را تضمین می‌کند. تست های عملکردی سه ماهه سنسورهای تشخیص و سیستم های سرکوب، کالیبراسیون سالانه پارامترهای BMS و جایگزینی به موقع مواد تمیز تاریخ مصرف گذشته می تواند از خرابی سیستم ایمنی در مواقع اضطراری جلوگیری کند.

فرار حرارتی بزرگترین گلوگاه ایمنی برای سیستم‌های ذخیره انرژی باتری لیتیوم{0} یونی است، اما می‌توان از طریق راه‌حل‌های چند بعدی سیستماتیک-آن را کاملاً کنترل کرد و از آن اجتناب کرد. هشدار زودهنگام علمی از طریق BMS، طراحی مدیریت حرارتی بهینه، ایزوله فیزیکی مدولار، و اطفاء حریق با عامل تمیز با راندمان بالا با هم یک سیستم کامل پیشگیری از فرار حرارتی BESS را تشکیل می‌دهند.

برای سرمایه‌گذاران ذخیره‌سازی انرژی، شرکت‌های EPC و اپراتورهای تأسیسات، اتخاذ طرح‌های استاندارد پیشگیری از فرار حرارتی و تجهیزات سرکوب عامل تمیز با عملکرد بالا، نه تنها یک الزام اجباری برای رعایت ایمنی پروژه است، بلکه یک تضمین اصلی برای-عملیات پایدار BESS است.

ما به‌عنوان یک تامین‌کننده مواد تمیز حرفه‌ای که بر ایمنی آتش‌سوزی BESS تمرکز دارد، مواد خاموش‌کننده FK5112 مطابق با NFPA و راه‌حل‌های سرکوب گریز حرارتی را برای پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی جهانی ارائه می‌کنیم و به مشتریان کمک می‌کنیم تا خطرات آتش‌سوزی BESS را حذف کنند و به عملیات ذخیره‌سازی انرژی ایمن، قابل اعتماد و پایدار برسند.

اکنون تماس بگیرید