Фон

Энергетикалык каатчылык акыркы бир нече жылда литий-иондук батарейкалардын энергия сактоо тутумдарын (ESS) кеңири колдонулушуна алып келди, бирок объекттерге жана айлана-чөйрөгө зыян келтирген, экономикалык жоготууларга, ал тургай, энергияны жоготууга алып келген бир катар кооптуу кырсыктар да болду. жашоо. Иликтөөлөр көрсөткөндөй, ESS UL 9540 жана UL 9540A сыяктуу батарейка системаларына тиешелүү стандарттарга жооп берсе да, термикалык кыянаттык менен өрт жана өрт чыккан. Ошондуктан, өткөн окуялардан сабак алуу жана тобокелдиктерди жана аларга каршы чараларды талдоо ESS технологиясын өнүктүрүүгө пайда алып келет.

Иштерди карап чыгуу

Төмөндө жалпыга маалымдалган 2019-жылдан бүгүнкү күнгө чейин дүйнө жүзү боюнча масштабдуу ESS кырсыктарынын жалпыланган учурлары келтирилген.

Жогорудагы кырсыктардын себептерин төмөнкү эки катары жалпылоого болот:

1) Ички клетканын иштебей калышы батареянын жана модулдун термикалык кыянаттык менен пайдаланылышына алып келет, акырында бүтүндөй ESS күйүп же жарылууга алып келет.

Клетканын термикалык кыянаттык менен шартталган бузулушу, негизинен, жарылуу менен коштолгон өрт болуп саналат. Мисалы, 2019-жылы АКШнын Аризона штатындагы МакМиккен электр станциясында жана 2021-жылы Кытайдын Пекин шаарындагы Фэнтай электр станциясында болгон авариялар өрттөн кийин жарылган. Мындай кубулуш бир клетканын иштебей калышынан улам келип чыгат, ал ички химиялык реакцияны козгоп, жылуулукту бөлүп чыгарат (экзотермикалык реакция), ал эми температура жогорулап, жакын жайгашкан клеткаларга жана модулдарга жайылып, өрт чыгып, жада калса жарылууга алып келет. Клетканын иштебей калуу режими көбүнчө ашыкча заряддан же башкаруу тутумунун иштен чыгышынан, жылуулук таасиринен, тышкы кыска туташуудан жана ички кыска туташуудан (бул ар кандай шарттардан келип чыгышы мүмкүн, мисалы, оюк же оюк, материалдык булгануулар, тышкы объекттердин кириши ж. ).

Клетканы термикалык кыянаттык менен колдонгондон кийин күйүүчү газ пайда болот. Жогорудан караганда, жарылуунун алгачкы үч учурунун бир эле себеби бар, башкача айтканда, күйүүчү газ өз убагында чыга албайт. Бул учурда, батарея, модул жана контейнер желдетүү системасы өзгөчө маанилүү болуп саналат. Көбүнчө газдар батарейкадан чыгаруучу клапан аркылуу чыгарылат жана чыгаруучу клапандын басымын жөнгө салуу күйүүчү газдардын топтолушун азайтат. Модуль стадиясында күйүүчү газдардын топтолушуна жол бербөө үчүн жалпысынан тышкы желдеткич же кабыктын муздаткыч конструкциясы колдонулат. Акырында, контейнер стадиясында күйүүчү газдарды эвакуациялоо үчүн желдетүү жайлар жана мониторинг системалары да талап кылынат.

2) Тышкы көмөкчү системанын бузулушунан улам келип чыккан ESS бузулушу

Көмөкчү тутумдун бузулушунан келип чыккан жалпы ESS катасы, адатта, батарея тутумунун сыртында пайда болот жана тышкы компоненттерден күйүп же түтүнгө алып келиши мүмкүн. Ал эми система аны өз убагында көзөмөлдөп, жооп бергенде, бул клетканын иштен чыгышына же жылуулуктун бузулушуна алып келбейт. Vistra Moss Landing электр станциясынын 1-фаза 2021 жана фаза 2 2022 аварияларында түтүн жана өрт пайда болгон, анткени каталарды көзөмөлдөө жана электрдик иштен сактануу түзмөктөрү эксплуатацияга киргизүү этабында ошол убакта өчүрүлгөн жана өз убагында жооп бере албагандыктан . Жалындын мындай түрү, адатта, батареянын тутумунун сыртынан башталат, ал акыры клетканын ичине жайылып кетет, андыктан катуу экзотермикалык реакция жана күйүүчү газдын топтолушу болбойт, ошондуктан, адатта, жарылуу болбойт. Анысы аз келгенсип, жаадырып сугаруучу системаны өз убагында иштетсе, ал объектке чоң зыян келтирбейт.

2021-жылы Австралиянын Гилонг ​​шаарындагы "Виктория электр станциясында" өрт кырсыгы муздаткычтын агып кетишинен улам аккумулятордун кыска туташуусунан келип чыккан, бул бизге аккумулятор системасынын физикалык изоляциясына көңүл бурууну эскертет. Өз ара кийлигишүүнү болтурбоо үчүн тышкы түзүлүштөр менен батарея тутумунун ортосунда белгилүү бир мейкиндикти сактоо сунушталат. Батарея системасы ошондой эле тышкы кыска туташууну болтурбоо үчүн изоляция функциясы менен жабдылышы керек.

Каршы чаралар

Жогорудагы анализден көрүнүп тургандай, ESS кырсыктарынын себептери камеранын термикалык кыянаттык менен пайдаланылышы жана көмөкчү системанын иштен чыгышы. Эгерде бузулуунун алдын алуу мүмкүн болбосо, блокировкадан кийинки начарлоону азайтуу да жоготууларды азайтышы мүмкүн. Каршы чаралар төмөнкү аспектилерден каралышы мүмкүн:

клетканын термикалык кыянаттык кийин жылуулук таралышын бөгөт коюу

Изоляциялык тосмо клетканын термикалык кыянаттык менен жайылышын бөгөт коюу үчүн кошулушу мүмкүн, ал клеткалардын ортосунда, модулдардын ортосунда же стеллаждардын ортосунда орнотулушу мүмкүн. NFPA 855 тиркемесинде (Стационардык энергияны сактоо тутумдарын орнотуу үчүн стандарт), ошондой эле тиешелүү талаптарды таба аласыз. Барьерди изоляциялоо боюнча конкреттүү чараларга муздак суу плиталарын, аэрогельдерди жана клеткалардын арасына лайктарды киргизүү кирет.

Батарея тутумуна өрт өчүрүүчү аспапты кошууга болот, ал бир клеткада термикалык кыянаттык болгондо өрт өчүрүүчү аппаратты иштетүү үчүн тез реакция кыла алат. Литий-иондук өрт коркунучунун артында турган химия кадимки өрт өчүрүү чечимдерине караганда энергияны сактоо тутумдары үчүн өрт өчүрүүнүн башка дизайнына алып келет, бул өрттү өчүрүү үчүн гана эмес, ошондой эле батареянын температурасын төмөндөтүү. Болбосо, клеткалардын экзотермиялык химиялык реакциялары улана берет жана кайра тутанууну пайда кылат.

Өрт өчүрүүчү материалдарды тандоодо да өзгөчө кылдаттык керек. Эгерде суу күйүп жаткан батареянын корпусуна түздөн-түз чачылган болсо, күйүүчү газ аралашмасы пайда болушу мүмкүн. Ал эми батареянын корпусу же рамкасы болоттон жасалган болсо, суу термикалык кыянаттыктан сактанбайт. Кээ бир учурларда суу же суюктуктун башка түрлөрү батарейканын терминалдарына тийип, өрттү күчөтүшү мүмкүн. Мисалы, 2021-жылдын сентябрында Vistra Moss Landing электр станциясында болгон өрт кырсыгында станциянын муздаткыч шлангдары жана түтүкчөлөрү иштебей калып, батареянын стеллаждарына суу чачылып, акыр аягында батареялардын кыска туташуусуна жана жаасына алып келгени көрсөтүлгөн.

1. Күйүүчү газдарды өз убагында чыгаруу

Жогоруда айтылган бардык отчеттор жарылуулардын негизги себеби катары күйүүчү газдардын концентрациясын көрсөтөт. Ошондуктан, сайттын дизайны жана жайгашуусу, газ мониторинги жана желдетүү системалары бул коркунучту азайтуу үчүн маанилүү. NFPA 855 стандартында үзгүлтүксүз газ аныктоо системасы талап кылынат деп айтылат. Күйүүчү газдын белгилүү бир деңгээли (б.а. 25% LFL) аныкталганда, система сормо вентиляцияны баштайт. Мындан тышкары, UL 9540A сыноо стандарты, ошондой эле газ LFL төмөнкү чегин аныктоо жана газдарды чогултуу үчүн талап айтылат.

Желдетүүдөн тышкары, жарылуудан жардам берүүчү панелдерди колдонуу да сунушталат. NFPA 855те ESSтер NFPA 68 (Дефлаграциялык желдетүү аркылуу жарылуудан коргоо боюнча стандарт) жана NFPA 69 (Жарылуудан коргоо тутумдары боюнча стандарттар) ылайык орнотулушу жана сакталышы керек деп айтылат. Бирок, система Өрт жана жарылуу сыноосуна (UL 9540A же эквивалентине) ылайык келгенде, ал бул талаптан бошотулушу мүмкүн. Бирок, сыноонун шарттары чыныгы кырдаалды толук чагылдырбагандыктан, желдетүүнү жана жарылуудан коргоону күчөтүү сунушталат.

2.Көмөкчү системалардын иштебей калышынын алдын алуу

Адекваттуу программалык камсыздоо/программалык программалоо жана ишке киргизүү/баштоо алдындагы процедуралар да Виктория электр станциясында жана Vistra Moss конуучу электр станциясында өрт кырсыгына себепкер болгон. Виктория электр станциясындагы өрт, модулдардын бири тарабынан башталган термикалык кыянаттык аныкталган эмес же бөгөттөлгөн эмес жана андан кийинки өрт да үзгүлтүккө учураган эмес. Мындай абалдын келип чыгышынын себеби, ал убакта ишке киргизүү талап кылынбагандыктан, система кол менен өчүрүлгөн, анын ичинде телеметрия системасы, каталарды көзөмөлдөө жана электрдик иштен сактануучу түзүлүш. Мындан тышкары, Көзөмөлдөөчү контролдоо жана маалыматтарды чогултуу (SCADA) системасы дагы иштей элек, анткени жабдууларды туташтыруу үчүн 24 саат талап кылынган.

Ошондуктан, бош турган модулдардын бардыгын кулпулоочу өчүргүч аркылуу кол менен өчүрүүнүн ордуна, активдүү телеметрия, каталарды көзөмөлдөө жана электрдик коопсуздук шаймандары сыяктуу түзүлүштөр болушу сунушталат. Бардык электр коопсуздугун коргоо приборлору активдүү режимде кармалууга тийиш. Мындан тышкары, ар кандай өзгөчө кырдаалдарды аныктоо жана аларга жооп берүү үчүн кошумча сигнал системалары кошулушу керек.

Vistra Moss Landing электр станциясынын 1 жана 2-фазаларында да программалык программалоо катасы табылды, анткени ишке киргизүү босогосу ашкан жок, батареянын жылыткычы иштетилди. Ошол эле учурда суу түтүгүнүн туташтыргычынын бузулушу аккумулятордун үстүнкү катмарынын агып кетиши менен сууну батареянын модулуна жеткиликтүү кылып, андан кийин кыска туташууну пайда кылат. Бул эки мисал программалык камсыздоо/программалык программалоо үчүн текшерүү жана ишке киргизүү процедурасынан мурун мүчүлүштүктөрдү оңдоо канчалык маанилүү экенин көрсөтүп турат.

Жыйынтык

Энергия сактоочу станциялардагы бир нече өрт кырсыктарын талдоо аркылуу вентиляцияга жана жарылууну көзөмөлдөөгө, туура орнотууга жана ишке киргизүү процедураларына, анын ичинде батарейкадагы авариялардын алдын ала турган программалык камсыздоону текшерүүгө артыкчылык берилиши керек. Мындан тышкары, уулуу газдардын жана заттардын пайда болушу менен күрөшүү үчүн өзгөчө кырдаалдардын комплекстүү планы иштелип чыгышы керек.