Novo skladištenje energetske energije, skladištenje energije na mreži, opsežne mreže i elektroenergetske stanice za skladištenje energije za mikrogračnu energiju često koriste spremište energije kontejnera, s desecima tisuća baterijskih ćelija instaliranih u seriji/paralelno unutar spremnika.
Postoji samo tanka membrana izolacija između pozitivnih i negativnih elektroda litij-ionskih baterija. Električna izolacija uglavnom se oslanja na izolacijske materijale i električne sklopke. Izolacijski materijali mogu se karbonizirati na visokim temperaturama i postati vodljivi materijali. Izolacijski prekidači također se mogu pokvariti pod visokim naponom. Epruvete za prebacivanje uređaja za napajanje mogu također provesti nenormalno pod unazad visokog napona i udara porasta.
U dugoročnim tisućama ciklusa punjenja i pražnjenja, posebno u stanju pregrijavanja i pregrijavanja, moguće je izazvati kratke greške u kratkim spojevima i lokalni gubitak kontrole u baterijskim ćelijama. Ako bilo koja od baterijskih ćelija ima sigurnosni problem i ne postoji stroga mjera zaštite sigurnosti koja bi se s njom unaprijed nosila, to može uzrokovati lančanu reakciju u sustavu, što rezultira eksplozijom.
Povećavanje izolacijskih materijala i čvrstoće i izgradnju bakrenog i željeznog zida za elektrane za skladištenje energije može riješiti sigurnosna pitanja elektrana za skladištenje energije, ali povećat će troškove elektrana i ne pogoduje velikim promociji i primjeni skladištenja energije.
Sigurnosna pitanja kontejnerskog skladištenja energije trebaju se riješiti iz više aspekata kao što su dizajn sustava, odabir materijala i sigurnosni dizajn, kako bi se sveobuhvatno uravnotežila dva važna pokazatelja sigurnosti i troškova.
Trenutno, glavne sigurnosne tehnologije i mjere koje je usvojila elektrana za skladištenje energije uključuju: Novu modularnu tehnologiju skladištenja energije, izolacijske materijale za zračni pogon, tradicionalnu električnu zaštitu, toplinsko upravljanje i učinkovite sustave za zaštitu od požara.
1. Modularna tehnologija skladištenja energije
Prva generacija litijevih baterija jednostavno je spojila baterije u seriji u klastere, dok je druga generacija litijskih baterija dodala neke inteligentne jedinice za upravljanje baterijama na temelju prve generacije litijevih baterija. Međutim, niz problema poput visokog napona DC sabirnica i rizika izolacije baterija, neravnomjerna struja ispuštanja između klastera i nemogućnost miješanja kaskadnih baterija u sustavima litijskog baterije ne može se u potpunosti riješiti, što postavlja pitanja o sigurnoj i stabilnoj primjeni litijskih baterija.
Novi modularni sustav za pohranu energije odgovara BMS sustavu za upravljanje baterijom za svaki modul baterije. Opremljen je s više funkcija kao što su električna i fizička dvostruka izolacija, automatski izlazak modula grešaka i upozorenje o izolaciji baterija, osiguravajući sigurnost i pouzdanost litijevih baterija. Modul se prilagođava aktivnom dijeljenju struje, podržava miješanje hijerarhijskih baterija i različitih marki baterija, a može se proširiti u fazama i održavati u nekoliko minuta, rješavajući mnoge probleme nanošenja litijevih baterija u jednom padu.
2. AErogel
Airgel je vrsta čvrstog materijala s nano poroznom mrežnom strukturom i napunjen je plinovitim disperzijskim medijem u porama. To je najlakša kruta na svijetu. Airgel je prepoznat kao najlakši čvrsti materijal na svijetu, a nova je generacija toplinske izolacije uštede energije visoke učinkovitosti. Airgel ima karakteristike visoke retardancije plamena, volumena svjetlosti i male potrošnje i postao je najbolji izbor toplinske izolacijskih materijala za ćelije napajanja baterija. Trenutno su ga prihvatila Battery Enterprises i Novi proizvođači energetskih vozila.
Vatrootporni materijali za zračni gel i toplinska izolaciju koriste se između električnih jezgara i gornjeg poklopca modula i pakiranja. Glavni sigurnosni dizajn na razini modula je izolacija, što znači da su problematične jedinice "podijeljene i tretirane" izolacijom. Ovo je dizajn modula izolacije i požara.
Toplinsko upravljanje modulom uglavnom ovisi o airgelu između pojedinačnih baterija. Airgel je inkapsuliran od strane PET -a, a njegova ukupna toplinska vodljivost je mala, što može odgoditi prijenos topline između monomera. Izoliranjem pojedinih problematičnih stanica može spriječiti utjecaj na ostale monomerne ćelije, čime se osigurava sigurnost razine modula baterije.
3. Električna zaštita za energetske stanice za skladištenje energije
Zaštitne zone za elektrane za skladištenje energije: DC strana je podijeljena na zaštitnu zonu jedinice za skladištenje DC, Zona zaštite jedinice DC i zona konvergencije; Komunikacijska strana podijeljena je u zonu zaštite izmjeničnog filtra i zonu zaštite transformatora. Postoje dijelovi koji se preklapaju između susjednih zaštićenih područja, osiguravajući da je sva električna oprema unutar raspona zaštite.
Podjela zaštićenih područja usko je povezana s konfiguracijom zaštite releja. S jedne strane, vrste električne opreme u zaštićenim područjima su različite, a karakteristike električne i ne električne količine nakon što se pojave greške također su različite;
S druge strane, postoje značajne razlike u koordinaciji između susjednih zaštićenih područja, ovisno o podjeli zaštićenih područja. Stoga se konfiguracija i koordinacija zaštite energetske elektrane temelji na zaštitnom zoniranju.
Konfiguracija zaštite jedinice za skladištenje energije: Prenapona i zaštita od prenapona, toplinska zaštita i zaštita od prekomjerne struje, zaštita napona i promjene struje, zaštita punjenja; Konfiguracija zaštite jedinice DC Connection: Opremljena osiguračima, niskonaponskim prekidačima istosmjernog kruga, niskonaponskog istosmjernog prekidača za izolaciju istosmjernog napona i zaštita baterije u srednjem rasponu. Za više jedinica za skladištenje energije, jedinice za povezivanje DC -a trebaju se povezati odvojeno koliko god je to moguće kako bi se izbjeglo gubitak više kapaciteta napajanja u slučaju grešaka;
Konfiguracija zaštite od dvosmjernog pretvarača (PCS): Zaštita od prenapona ulaznih i izlaznih boka, zaštita od prekomjerne frekvencije i nedovoljne frekvencije, otkrivanje i zaštita faznih sekvenci, zaštita protiv otoka, zaštita pregrijavanja, preopterećenje i zaštita kratkog kruga.
4. Toplinsko upravljanje litijevim baterijama
Kako bi se zadovoljila uobičajena upotreba baterije i potporne opreme u okviru okolišnih uvjetima i sustava rada na mjestu projekta, spremnik se podvrgava kontroli toplinskog upravljanja kroz sljedeće aspekte, uglavnom uključujući klimatizaciju, dizajn toplinskog upravljanja, izolacijski sloj itd. Sustav toplinskog upravljanja osigurava da temperatura unutar kontejnera može jamčiti normalan rad bateličke opreme.
Shema kontrole temperature unutar spremnika je sljedeća: temperatura na svakoj postavljenoj točki unutar spremnika prati se u stvarnom vremenu kroz temperaturnu sondu. Kad je temperatura na postavljenoj točki veća od postavljene početne temperature klima uređaja, klima uređaj upravlja funkcijom hlađenja i hladi unutrašnjost spremnika kroz posebno dizajnirani zračni kanal. Kad temperatura dosegne donju granicu zadane vrijednosti, klima uređaj prestaje raditi.
Kad je temperatura zadane točke niža od postavljene početne temperature klima uređaja, klima uređaj upravlja funkcijom grijanja i zagrijava unutrašnjost spremnika kroz posebno dizajnirani zračni kanal. Kad temperatura dosegne 15 stupnjeva, klima uređaj prestaje raditi.
Tijekom rada litijevih baterija, prisutnost unutarnjih elektrokemijskih reakcija i povećanje temperature okoline mogu podići unutarnju temperaturu baterije, pogoršavajući reakcije; U područjima visoke visine, niska temperatura okoliša također može smanjiti brzinu reakcije unutar baterije.
Prva može dovesti do termičkog bijega, uzrokujući prerano kvar baterije i sigurnosne probleme, dok drugi također mogu smanjiti mogućnosti punjenja i ispuštanja baterije baterije i učinkovitosti.
5. Kontejnerska sigurnost požara
U usporedbi s baterijama s olovnim kiselinama, litijeve baterije istog volumena imaju veću gustoću i pohranjuju više energije. Nakon detonacije i paljenja, njihov plamen tvori oblik mlaza, a temperatura izvora paljenja je veća. Istodobno, oni također oslobađaju veliku količinu toksičnih i štetnih plinova, što ih čini većom sigurnosnom opasnošću.
Kada ugasite vatru litijske baterije, važno je brzo ugasiti bilo koji otvoreni plamen kako bi se spriječilo da se vatra brzo širi; Drugo, potrebno je smanjiti brzinu toplinske reakcije, tako da se toplina generira reakcijom toplinskog otpada unutar litijske baterije može se otpustiti na uredan način; Treće, potrebno je kontinuirano smanjiti temperaturu litijevih baterija kako bi se izbjegli recidiv i brzo širenje požara litijske baterije.
Integrirani uređaji za zaštitu od požara u spremnicima često usvajaju arhitekturu na tri razine, uključujući rano upozorenje, alarm i djelovanje, uređaje za zaštitu od požara, uključujući kontrolere detekcije, kutije za kontrolu vatre, zvona/svjetla zvuka i svjetla, senzore za raspršivanje temperature i soli i uređaje za gašenje požara za perfluoroheksan.
Načelo instalacije kontrolera detekcije treba odabrati u blizini paketa baterije, a na temelju stvarne strukture stalka, gornji prostor na kabinetu baterije može se odabrati za ugradnju. Uređaj za gašenje požara prihvaća kabine od heptafluoropropane aparat za gašenje požara i uređaj za gašenje aerosola. Među njima je u sobi za bateriju instaliran perfluoroheksan u stilu ormara, a u električnu sobu instaliran je uređaj za gašenje aerosol automatskog serija za gašenje požara.
Spremnik je opremljen uređajem za zaštitu od požara za perfluoroheksan. Jednom kada senzor dima i senzor temperature otkrije signal vatre visoke temperature, spremnik može obavijestiti korisnika putem zvuka i laganog alarma i daljinske komunikacije. Istodobno, oprema za litijsku bateriju može se odsjeći. Nakon 30 sekundi, uređaj za zaštitu od požara oslobađa perfluoroheksan plin za gašenje požara. Na vratima za bijeg potreban je istaknuti pokazatelj unutar spremnika: molimo ostavite spremnik u roku od 30 sekundi nakon što zvuči signal upozorenja o požaru.
Aerosol automatski uređaj za gašenje požara serije je nova vrsta uređaja za gašenje vrućih aerosola, što je proboj u polju zaštite od požara s ultra-visokom učinkovitošću i pouzdanošću u gašenju požara.
Kada se dogodi požar, automatski uređaj za gašenje požara vatrenog vrućeg aerosola pokreće djelovanje agensa za gašenje požara električnim početnim ili temperaturnim senzorima, brzo stvarajući veliku količinu čvrstih čestica sub nanometra i inertnu plinsku smjesu, koja djeluje na svaki kut vatre u tri-dimenzionalnom u potpunosti ugušenom umu. Kroz više učinaka kemijske inhibicije, fizičkog hlađenja i razrijeđenog kisika, požar se brzo i učinkovito ugasi, a okoliš i osoblje je netoksičan.