Latar mburi

Krisis energi wis nggawe sistem panyimpenan energi baterei lithium-ion (ESS) luwih akeh digunakake ing sawetara taun kepungkur, nanging ana uga sawetara kacilakan mbebayani sing nyebabake karusakan ing fasilitas lan lingkungan, mundhut ekonomi, lan malah mundhut urip. Investigasi nemokake manawa ESS wis ketemu standar sing ana gandhengane karo sistem baterei, kayata UL 9540 lan UL 9540A, penyalahgunaan termal lan kebakaran wis kedadeyan. Mula, sinau pelajaran saka kasus sing kepungkur lan nganalisa risiko lan langkah-langkah pencegahan bakal entuk manfaat kanggo pangembangan teknologi ESS.

Kasus review

Ing ngisor iki ringkesan kasus kacilakan ESS skala gedhe ing saindenging jagad wiwit taun 2019 nganti saiki, sing wis dilaporake sacara umum.

Panyebab kacilakan ing ndhuwur bisa diringkes dadi loro:

1) A Gagal saka sel internal micu planggaran termal saka baterei lan modul, lan pungkasanipun nimbulaké kabeh ESS kanggo geni utawa njeblug.

Gagal sing disebabake dening penyalahgunaan termal sel ing dasare diamati yen geni sing diiringi bledosan. Contone, kacilakan pembangkit listrik McMicken ing Arizona, AS ing taun 2019 lan pembangkit listrik Fengtai ing Beijing, China ing taun 2021, njeblug sawise kobongan. Fenomena kasebut disebabake kegagalan sel siji, sing nyebabake reaksi kimia internal, ngetokake panas (reaksi eksotermik), lan suhu terus munggah lan nyebar menyang sel lan modul sing cedhak, nyebabake geni utawa malah bledosan. Mode kegagalan sel umume disebabake overcharge utawa kegagalan sistem kontrol, paparan termal, sirkuit cendhak eksternal lan sirkuit cendhak internal (sing bisa disebabake dening macem-macem kahanan kayata lekukan utawa penyok, impurities materi, penetrasi obyek eksternal, lsp. ).

Sawise penyalahgunaan termal sel, gas sing gampang kobong bakal diprodhuksi. Saka ndhuwur sampeyan bisa sok dong mirsani sing telung kasus bledosan pisanan duwe sabab padha, yaiku gas sing gampang kobong ora bisa discharge pas wektune. Ing wektu iki, baterei, modul lan sistem ventilasi wadhah penting banget. Umume gas dibuwang saka baterei liwat katup exhaust, lan regulasi tekanan katup exhaust bisa nyuda akumulasi gas sing bisa dibakar. Ing tataran modul, umume penggemar njaba utawa desain cooling cangkang bakal digunakake kanggo ngindhari akumulasi gas sing bisa diobong. Pungkasan, ing tahap kontainer, fasilitas ventilasi lan sistem pemantauan uga dibutuhake kanggo ngevakuasi gas sing bisa dibakar.

2) Gagal ESS disebabake kegagalan sistem tambahan eksternal

Gagal ESS sakabèhé sing disebabake kegagalan sistem tambahan biasane ana ing njaba sistem baterei lan bisa nyebabake kobong utawa asap saka komponen eksternal. Lan nalika sistem teliti lan nanggapi ing proses pas wektune, iku ora mimpin kanggo Gagal sel utawa penyalahgunaan termal. Ing kacilakan stasiun Tenaga Listrik Vistra Moss Landing Phase 1 2021 lan Phase 2 2022, asap lan geni ditimbulake amarga ngawasi kesalahan lan piranti sing ora aman listrik dipateni nalika tahap komisioning lan ora bisa nanggapi kanthi pas wektune. . Kobongan geni jenis iki biasane diwiwiti saka njaba sistem baterei sadurunge pungkasane nyebar menyang njero sel, mula ora ana reaksi eksotermik sing kasar lan akumulasi gas sing bisa diobong, lan biasane ora ana bledosan. Apa maneh, yen sistem sprinkler bisa diuripake ing wektu, iku ora bakal nimbulaké karusakan ekstensif kanggo fasilitas.

Kacilakan geni "Victorian Power Station" ing Geelong, Australia ing taun 2021 disebabake sirkuit cendhak ing baterei sing disebabake dening bocor coolant, sing ngelingake kita kudu menehi perhatian marang isolasi fisik sistem baterei. Disaranake supaya spasi tartamtu ing antarane fasilitas eksternal lan sistem baterei supaya ora saling campur. Sistem baterei uga kudu dilengkapi fungsi insulasi kanggo nyegah sirkuit cendhak eksternal.

Penanggulangan

Saka analisis ing ndhuwur, jelas yen penyebab kacilakan ESS yaiku penyalahgunaan termal sel lan kegagalan sistem tambahan. Yen kegagalan ora bisa dicegah, banjur nyuda kerusakan luwih lanjut sawise gagal pamblokiran uga bisa nyuda kerugian. Penanggulangan bisa dianggep saka aspek ing ngisor iki:

Watesan panyebaran termal sawise penyalahgunaan termal sel

Rintangan insulasi bisa ditambahake kanggo mblokir panyebaran penyalahgunaan termal sel, sing bisa dipasang ing antarane sel, ing antarane modul utawa ing antarane rak. Ing lampiran NFPA 855 (Standar kanggo Instalasi Sistem Panyimpenan Energi Stasioner), sampeyan uga bisa nemokake syarat sing gegandhengan. Langkah-langkah khusus kanggo ngisolasi penghalang kalebu nglebokake piring banyu adhem, aerogel lan kaya ing antarane sel.

Piranti pemadam kebakaran ing sistem baterei bisa ditambahake supaya bisa nanggepi kanthi cepet kanggo ngaktifake piranti pemadam kebakaran nalika penyalahgunaan termal dumadi ing sel siji. Kimia ing mburi beboyo geni lithium-ion ndadékaké desain pemadam kebakaran sing beda kanggo sistem panyimpenan energi tinimbang solusi pemadam kebakaran konvensional, sing ora mung kanggo mateni geni, nanging uga nyuda suhu baterei. Yen ora, reaksi kimia eksotermik saka sèl bakal terus kedaden lan micu re-ignition.

Perawatan ekstra uga dibutuhake nalika milih bahan pemadam kebakaran. Yen banyu disemprotake langsung ing casing baterei sing kobong bisa ngasilake campuran gas sing gampang kobong. Lan yen casing baterei utawa pigura digawe saka baja, banyu ora bakal nyegah penyalahgunaan termal. Sawetara kasus nuduhake yen banyu utawa jinis cairan liyane sing kontak karo terminal baterei bisa uga nambah geni. Contone, ing kacilakan geni ing stasiun pembangkit listrik Vistra Moss Landing ing September 2021, laporan nuduhake manawa selang pendinginan stasiun lan sambungan pipa gagal, nyebabake banyu nyemprotake ing rak baterei lan pungkasane nyebabake baterei dadi short circuit lan busur.

1.Emisi gas sing bisa diobong pas wektune

Kabeh laporan kasus ing ndhuwur nuduhake konsentrasi gas sing bisa kobong minangka panyebab utama jeblugan. Mula, desain lan tata letak situs, pemantauan gas lan sistem ventilasi penting kanggo nyuda risiko kasebut. Ing standar NFPA 855 ana sing disebutake yen sistem deteksi gas terus-terusan dibutuhake. Nalika tingkat tartamtu saka gas combustible (IE 25% saka LFL) dideteksi, sistem bakal miwiti ventilasi exhaust. Kajaba iku, standar tes UL 9540A uga nyatakake syarat kanggo ngumpulake knalpot lan ndeteksi wates ngisor LFL gas.

Saliyane ventilasi, panggunaan panel relief bledosan uga dianjurake. Disebutake ing NFPA 855 yen ESS kudu dipasang lan dijaga sesuai karo NFPA 68 (Standar Perlindhungan Jeblugan dening Ventilasi Deflagrasi) lan NFPA 69 (Standar Sistem Perlindungan Jeblugan). Nanging, nalika sistem kasebut tundhuk karo Tes Kebakaran lan Jeblugan (UL 9540A utawa sing padha), bisa dibebasake saka syarat kasebut. Nanging, amarga kahanan tes ora nggambarake kahanan sing bener, dianjurake kanggo nambah ventilasi lan proteksi bledosan.

2. Nyegah kegagalan sistem tambahan

Ora nyukupi piranti lunak/perangkat lunak lan prosedur komisioning/pra-wiwitan uga nyumbang kanggo kedadean geni Pembangkit Listrik Victoria lan Pembangkit Listrik Vistra Moss Landing. Ing geni Victorian Power Station, penyalahgunaan termal sing diwiwiti dening salah siji modul ora dikenali utawa diblokir, lan geni ing ngisor iki uga ora diselani. Alesan kenapa kahanan iki kedadeyan amarga komisi ora dibutuhake nalika iku, lan sistem kasebut dipateni kanthi manual, kalebu sistem telemetri, ngawasi kesalahan lan piranti listrik sing ora aman. Kajaba iku, sistem Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) uga durung operasional, amarga butuh 24 jam kanggo nggawe konektivitas peralatan.

Mula, disaranake manawa modul sing ora aktif kudu duwe piranti kaya telemetri aktif, ngawasi kesalahan lan piranti safety listrik, tinimbang dipateni kanthi manual liwat saklar kunci. Kabeh piranti proteksi safety listrik kudu katahan ing mode aktif. Kajaba iku, sistem weker tambahan kudu ditambahake kanggo ngenali lan nanggapi macem-macem acara darurat.

Kesalahan pemrograman piranti lunak uga ditemokake ing stasiun Vistra Moss Landing Power Fase 1 lan 2, amarga ambang wiwitan ora ngluwihi, sink panas baterei diaktifake. Ing wektu sing padha, kegagalan konektor pipa banyu kanthi bocor lapisan ndhuwur baterei nggawe banyu kasedhiya ing modul baterei lan banjur nyebabake sirkuit cendhak. Conto loro iki nuduhake sepira pentinge program piranti lunak/perangkat lunak dipriksa lan didebug sadurunge prosedur wiwitan.

Ringkesan

Liwat analisis sawetara kacilakan geni ing stasiun panyimpenan energi, prioritas dhuwur kudu diwenehake kanggo ventilasi lan kontrol bledosan, instalasi lan prosedur komisioning sing tepat, kalebu pamriksa pemrograman piranti lunak, sing bisa nyegah kacilakan baterei. Kajaba iku, rencana tanggap darurat sing komprehensif kudu dikembangake kanggo ngatasi produksi gas lan zat beracun.