Sfondate

A crisa energetica hà fattu chì i sistemi di almacenamentu di l'energia di a batteria di lithium-ion (ESS) sò più utilizati in l'ultimi anni, ma ci sò ancu stati una quantità di accidenti periculosi chì anu risultatu in danni à e instalazioni è à l'ambiente, a perdita ecunomica, è ancu a perdita di energia. vita.L'investigazioni anu truvatu chì ancu s'è ESS hà scontru i normi ligati à i sistemi di batterie, cum'è UL 9540 è UL 9540A, l'abusu termale è u focu sò accaduti.Dunque, amparà lezioni da i casi passati è analizà i risichi è e so contramisure beneficaranu u sviluppu di a tecnulugia ESS.

Rivista di casi

U seguitu riassume i casi di accidenti di ESS à grande scala in u mondu da u 2019 à a data, chì sò stati signalati publicamente.

I causi di l'accidenti sopra ponu esse riassunti cum'è i seguenti dui:

1) Un fallimentu di a cellula interna provoca l'abusu termale di a bateria è u modulu, è infine provoca l'intera ESS per piglià u focu o splode.

U fallimentu causatu da l'abusu termale di a cellula hè basicamente osservatu chì un focu seguita da una splusione.Per esempiu, l'accidenti di a centrale elettrica McMicken in Arizona, USA in 2019 è a centrale elettrica Fengtai in Pechino, Cina in 2021, i dui splodivanu dopu à un focu.Stu fenominu hè causatu da u fallimentu di una sola cellula, chì provoca una reazzione chimica interna, liberazione di u calore (reazzione esotermica), è a temperatura cuntinueghja à cresce è si sparghje à e cellule è moduli vicini, pruvucannu un focu o ancu una splusione.U modu di fallimentu di una cellula hè generalmente causatu da fallimentu di u sistema di cuntrollu o di sovraccarico, esposizione termica, cortu circuitu esternu è cortu circuitu internu (chì pò esse causatu da diverse cundizioni cum'è indentazione o dent, impurità materiali, penetrazione di oggetti esterni, etc.). ).

Dopu l'abusu termale di a cellula, u gasu inflamable serà pruduttu.Da sopra, pudete nutà chì i primi trè casi di splusioni anu a listessa causa, chì hè u gasu inflammable ùn pò micca scaricatu puntuale.À questu puntu, a bateria, u modulu è u sistema di ventilazione di u containeru sò particularmente impurtanti.In generale, i gasi sò scaricati da a batteria attraversu a valvula di scarico, è a regulazione di a pressione di a valvula di scarico pò riduce l'accumulazione di gasi combustibili.In u stadiu di u modulu, in generale un ventilatore esternu o un disignu di rinfrescante di cunchiglia serà utilizatu per evità l'accumulazione di gasi combustibili.Infine, in u stadiu di u containeru, l'installazione di ventilazione è i sistemi di surviglianza sò ancu richiesti per evacuare i gasi combustibili.

2) fallimentu ESS causatu da fallimentu sistema ausiliari esterni

Un fallimentu generale di l'ESS causatu da un fallimentu di u sistema ausiliariu si trova tipicamente fora di u sistema di bateria è pò esse risultatu in ardenti o fume da cumpunenti esterni.È quandu u sistema hà monitoratu è rispostu in una manera puntuale, ùn hà micca purtatu à fallimentu di a cellula o abusu termale.In l'accidenti di Vistra Moss Landing Power Station Fase 1 2021 è Fase 2 2022, u fumu è u focu sò stati generati perchè u monitoraghju di difetti è i dispositi elettrici di sicurezza sò stati spenti à quellu tempu durante a fase di messa in cumissioni è ùn pudianu risponde in tempu puntuale. .Stu tipu di fiamme brusgiate di solitu principia da l'esternu di u sistema di batterie prima di sparghje infine à l'internu di a cellula, per quessa ùn ci hè micca una reazione esotermica viulente è l'accumulazione di gas combustible, è cusì di solitu ùn ci hè micca splusione.In più, se u sistema di sprinkler pò esse attivatu in u tempu, ùn pruvucarà micca danni estensivi à a facilità.

L'accidentu di u focu "Victorian Power Station" in Geelong, Australia in u 2021, hè statu causatu da un cortu circuitu in a bateria causatu da una fuga di refrigerante, chì ci ricorda di attentu à l'isolamentu fisicu di u sistema di batteria.Hè ricumandemu di mantene un certu spaziu trà e facilità esterne è u sistema di batterie per evità l'interferenza mutuale.U sistema di batterie deve ancu esse equipatu cù una funzione d'insulazione per evità un cortu circuitu esternu.

Contramisure

Da l'analisi sopra, hè chjaru chì i causi di accidenti ESS sò l'abusu termale di a cellula è u fallimentu di u sistema ausiliariu.Se u fallimentu ùn pò micca esse impeditu, allora riducendu u più deterioramentu dopu à u fallimentu di bloccu pò ancu riduce a perdita.E contramisuri ponu esse cunsiderate da i seguenti aspetti:

Bloquendu a diffusione termale dopu l'abusu termale di a cellula

A barriera d'insulazione pò esse aghjuntu per bluccà a diffusione di l'abusu termale di a cellula, chì pò esse installata trà e cellule, trà i moduli o trà e racks.In l'appendice di NFPA 855 (Standard per l'Installazione di Sistemi di Stoccaggio d'Energia Stazionariu), pudete ancu truvà i requisiti cunnessi.E misure specifiche per isolà a barriera includenu l'inserimentu di piatti d'acqua fredda, aerogel è piace trà e cellule.

Un dispositivu di suppressione di u focu à u sistema di bateria pò esse aghjuntu in modu chì pò reagisce rapidamente per attivà u dispusitivu di suppressione di u focu quandu l'abusu termale si trova in una sola cellula.A chimica daretu à i periculi di u focu di lithium-ion porta à un disignu differente di suppressione di u focu per i sistemi di almacenamentu d'energia da i suluzioni di u focu cunvinziunali, chì ùn hè micca solu per estingue u focu, ma ancu per riduce a temperatura di a bateria.Altrimenti, e reazzioni chimichi esotermichi di e cellule cuntinueghjanu à accade è attivanu una reignizione.

Una cura extra hè ancu necessariu quandu selezziunate i materiali per l'extinzione di u focu.Se l'acqua hè spruzzata direttamente nantu à a carcassa di a batteria in fiamme pò pruduce una mistura di gas inflammable.È se a carcassa di a bateria o u quadru hè fatta di acciaio, l'acqua ùn impedisce micca l'abusu termale.Certi casi mostranu chì l'acqua o altri tipi di liquidi in cuntattu cù i terminali di a bateria pò ancu aggravà u focu.Per esempiu, in l'incidentu di u focu di a centrale elettrica di Vistra Moss Landing in settembre 2021, i rapporti indicanu chì i tubi di rinfrescante è i giunti di i tubi di a stazione anu fiascatu, pruvucannu l'acqua à spruzzate nantu à i rack di batterie è, infine, causanu cortocircuiti è arcu di e batterie.

1.Timely emissione di gas combustible

Tutti i rapporti di i casi sopra indicanu a cuncentrazione di gasi combustibili cum'è a causa primaria di splusioni.Per quessa, u disignu di u situ è ​​u layout, u monitoraghju di u gasu è i sistemi di ventilazione sò impurtanti per riduce stu risicu.In u standard NFPA 855 hè citatu chì un sistema di rilevazione di gas cuntinuu hè necessariu.Quandu un certu livellu di gasu combustible (vale à dì 25% di LFL) hè rilevatu, u sistema principiarà a ventilazione di l'exhaust.Inoltre, u standard di prova UL 9540A menziona ancu l'esigenza di cullà u gasu è detectà u limitu più bassu di gas LFL.

In più di a ventilazione, l'usu di pannelli di sollievu di splusioni hè ancu cunsigliatu.Hè mintuatu in NFPA 855 chì i ESS sò da esse installati è mantenuti in cunfurmità cù NFPA 68 (Standard per a Prutezzione di l'Explosion by Deflagration Venting) è NFPA 69 (Standards on Explosion Protection Systems).Tuttavia, quandu u sistema hè conforme à a prova di u focu è l'esplosione (UL 9540A o equivalente), pò esse esentatu da stu requisitu.Tuttavia, cum'è e cundizioni di prova ùn sò micca cumpletamente rappresentative di a situazione vera, hè cunsigliatu di rinfurzà a ventilazione è a prutezzione di l'esplosione.

2.Failure prevenzione di sistemi ausiliari

A prugrammazione di software / firmware inadegwate è e prucedure di cumissioni / pre-iniziu anu ancu cuntribuitu à l'incendii di a Centrale Victoriana è a Vistra Moss Landing Power Station.In u focu Victorian Power Station, un abusu termale iniziatu da unu di i moduli ùn hè statu identificatu o bluccatu, è u focu dopu ùn hè statu interrottu ancu.U mutivu perchè sta situazione hè accaduta hè chì a cumissioni ùn era micca necessariu à u mumentu, è u sistema hè statu chjusu manualmente, cumpresu u sistema di telemetria, u monitoraghju di difetti è u dispositivu elettricu di sicurezza.Inoltre, u sistema di Control Supervisory and Data Acquisition (SCADA) ùn era ancu operativu, postu chì hà pigliatu 24 ore per stabilisce a cunnessione di l'equipaggiu.

Dunque, hè cunsigliatu chì ogni modulu inattivu deve avè dispositi cum'è a telemetria attiva, u monitoraghju di difetti è i dispositi di sicurezza elettrica, piuttostu chè esse chjusu manualmente per mezu di un interruttore di bloccu.Tutti i dispusitivi di prutezzione di salvezza elettrica deve esse manteni in modu attivu.Inoltre, i sistemi di alarme supplementari devenu esse aghjuntu per identificà è risponde à diversi avvenimenti d'emergenza.

Un errore di prugrammazione di u software hè statu ancu truvatu in a Centrale Vistra Moss Landing Power Phases 1 è 2, cum'è u limitu di start-up ùn hè micca superatu, u dissipatore di calore di a bateria hè stata attivata.À u listessu tempu, u fallimentu di u connettore di a pipa d'acqua cù a fuga di a capa superiore di a bateria rende l'acqua dispunibule à u modulu di a bateria è poi causa un cortu circuitu.Questi dui esempi mostranu quantu hè impurtante chì a prugrammazione di u software / firmware sia verificata è debuggata prima di a prucedura di start-up.

Riassuntu

Attraversu l'analisi di parechji incidenti di u focu in a stazione di almacenamiento d'energia, una priorità alta deve esse data à u cuntrollu di a ventilazione è di l'esplosione, a prucedure d'installazione è di cumissioni curretta, cumprese i cuntrolli di prugrammazione di software, chì ponu prevene accidenti di batterie.Inoltre, un pianu cumpletu di risposta d'emergenza deve esse sviluppatu per trattà a generazione di gasi è sustanzi tossichi.