Sfond

Il-kriżi tal-enerġija għamlet sistemi ta 'ħażna tal-enerġija tal-batteriji tal-litju-jone (ESS) użati b'mod aktar wiesa' f'dawn l-aħħar ftit snin, iżda kien hemm ukoll numru ta 'inċidenti perikolużi li rriżultaw f'ħsara lill-faċilitajiet u l-ambjent, telf ekonomiku, u anke telf ta' ħajja. L-investigazzjonijiet sabu li minkejja li l-ESS laħqu standards relatati mas-sistemi tal-batteriji, bħal UL 9540 u UL 9540A, seħħew abbuż termali u nirien. Għalhekk, it-tagħlim tal-lezzjonijiet minn każijiet tal-passat u l-analiżi tar-riskji u l-kontromiżuri tagħhom se jkunu ta’ benefiċċju għall-iżvilupp tat-teknoloġija tal-ESS.

Reviżjoni tal-każijiet

Dan li ġej jiġbor fil-qosor każijiet ta’ inċidenti ta’ ESS fuq skala kbira madwar id-dinja mill-2019 sal-lum, li ġew irrappurtati pubblikament.

Il-kawżi tal-inċidenti ta’ hawn fuq jistgħu jinġabru fil-qosor fit-tnejn li ġejjin:

1) Falliment taċ-ċellula interna jqajjem abbuż termali tal-batterija u l-modulu, u finalment jikkawża li l-ESS kollu jieħu n-nar jew jisplodi.

In-nuqqas ikkawżat minn abbuż termali taċ-ċelluli huwa bażikament osservat li nar segwit minn splużjoni. Pereżempju, l-inċidenti tal-power station McMicken f'Arizona, l-Istati Uniti fl-2019 u l-power station ta 'Fengtai f'Beijing, iċ-Ċina fl-2021, it-tnejn splodew wara nar. Fenomenu bħal dan huwa kkawżat mill-falliment ta 'ċellula waħda, li tikkawża reazzjoni kimika interna, li tirrilaxxa s-sħana (reazzjoni eżotermika), u t-temperatura tkompli tiżdied u tinfirex għal ċelloli u moduli fil-qrib, u tikkawża nar jew saħansitra splużjoni. Il-mod ta 'falliment ta' ċellula ġeneralment ikun ikkawżat minn ħlas żejjed jew falliment tas-sistema ta 'kontroll, espożizzjoni termali, short circuit estern u short circuit intern (li jistgħu jiġu kkawżati minn diversi kundizzjonijiet bħal indentazzjoni jew dent, impuritajiet materjali, penetrazzjoni minn oġġetti esterni, eċċ. ).

Wara l-abbuż termali taċ-ċellula, se jiġi prodott gass li jaqbad. Minn fuq tista 'tinnota li l-ewwel tliet każijiet ta' splużjoni għandhom l-istess kawża, jiġifieri gass li jaqbad ma jistax jarmi f'waqtu. F'dan il-punt, il-batterija, il-modulu u s-sistema ta 'ventilazzjoni tal-kontenitur huma partikolarment importanti. Ġeneralment il-gassijiet huma skarikati mill-batterija permezz tal-valv tal-egżost, u r-regolazzjoni tal-pressjoni tal-valv tal-egżost tista 'tnaqqas l-akkumulazzjoni ta' gassijiet kombustibbli. Fl-istadju tal-modulu, ġeneralment se jintuża fann estern jew disinn ta 'tkessiħ ta' qoxra biex tiġi evitata l-akkumulazzjoni ta 'gassijiet kombustibbli. Fl-aħħarnett, fl-istadju tal-kontenitur, faċilitajiet ta 'ventilazzjoni u sistemi ta' monitoraġġ huma wkoll meħtieġa biex jevakwaw gassijiet kombustibbli.

2) Ħsara tal-ESS ikkawżata minn ħsara tas-sistema awżiljarja esterna

Ħsara ġenerali tal-ESS ikkawżata minn ħsara fis-sistema awżiljarja tipikament isseħħ barra mis-sistema tal-batterija u tista' tirriżulta fi ħruq jew duħħan minn komponenti esterni. U meta s-sistema mmonitorjat u wieġbet għaliha fil-ħin, mhux se twassal għal falliment taċ-ċellula jew abbuż termali. Fl-inċidenti tal-Vistra Moss Landing Power station Fażi 1 2021 u Fażi 2 2022, id-duħħan u n-nar ġew iġġenerati minħabba li l-monitoraġġ tal-ħsarat u l-apparati elettriċi li ma jagħmlux ħsara kienu mitfija f'dak il-ħin matul il-fażi ta 'kummissjonar u ma setgħux jirrispondu fil-ħin. . Dan it-tip ta 'ħruq tal-fjamma normalment jibda minn barra tas-sistema tal-batterija qabel ma finalment jinfirex għal ġewwa taċ-ċellula, għalhekk ma jkun hemm l-ebda reazzjoni eżotermika vjolenti u akkumulazzjoni ta' gass kombustibbli, u għalhekk normalment l-ebda splużjoni. Barra minn hekk, jekk is-sistema tal-bexxiexa tista 'tixgħel fil-ħin, mhix se tikkawża ħsara estensiva lill-faċilità.

L-inċident tan-nar "Victorian Power Station" f'Geelong, l-Awstralja fl-2021 kien ikkawżat minn ċirkwit qasir fil-batterija ikkawżat minn tnixxija ta 'likwidu li jkessaħ, li tfakkarna biex nagħtu attenzjoni għall-iżolament fiżiku tas-sistema tal-batterija. Huwa rakkomandat li jinżamm ċertu spazju bejn il-faċilitajiet esterni u s-sistema tal-batterija biex tiġi evitata interferenza reċiproka. Is-sistema tal-batterija għandha wkoll tkun mgħammra b'funzjoni ta 'insulazzjoni biex tevita short circuit estern.

Kontromiżuri

Mill-analiżi ta 'hawn fuq, huwa ċar li l-kawżi tal-inċidenti tal-ESS huma l-abbuż termali taċ-ċellula u l-falliment tas-sistema awżiljarja. Jekk in-nuqqas ma jistax jiġi evitat, allura t-tnaqqis tad-deterjorament ulterjuri wara l-falliment tal-imblukkar jista 'wkoll inaqqas it-telf. Il-kontromiżuri jistgħu jitqiesu mill-aspetti li ġejjin:

Imblukkar tat-tixrid termali wara abbuż termali taċ-ċellula

Barriera ta 'insulazzjoni tista' tiġi miżjuda biex timblokka t-tixrid ta 'abbuż termali taċ-ċellula, li tista' tiġi installata bejn iċ-ċelloli, bejn il-moduli jew bejn l-ixkafef. Fl-appendiċi ta 'NFPA 855 (Standard għall-Installazzjoni ta' Sistemi Stazzjonarji tal-Ħżin tal-Enerġija), tista 'ssib ukoll ir-rekwiżiti relatati. Miżuri speċifiċi biex jiġi iżolat il-barriera jinkludu d-dħul ta 'pjanċi tal-ilma kiesaħ, airgel u simili bejn iċ-ċelloli.

Jista 'jiġi miżjud apparat għat-trażżin tan-nar lis-sistema tal-batterija sabiex ikun jista' jirreaġixxi malajr biex jattiva l-apparat għat-trażżin tan-nar meta jseħħ abbuż termali f'ċellula waħda. Il-kimika wara l-perikli tan-nar tal-jone tal-litju twassal għal disinn differenti ta 'soppressjoni tan-nar għal sistemi ta' ħażna tal-enerġija minn soluzzjonijiet konvenzjonali tat-tifi tan-nar, li mhux biss titfi n-nar, iżda wkoll biex tnaqqas it-temperatura tal-batterija. Inkella, ir-reazzjonijiet kimiċi eżotermiċi taċ-ċelloli se jkomplu jseħħu u jqanqlu mill-ġdid.

Attenzjoni żejda hija meħtieġa wkoll meta jintgħażlu materjali għat-tifi tan-nar. Jekk l-ilma jiġi sprejjat direttament fuq il-kisi tal-batterija ta 'ħruq jista' jipproduċi taħlita ta 'gass li jaqbad. U jekk il-kisi jew il-qafas tal-batterija huwa magħmul mill-azzar, l-ilma mhux se jipprevjeni l-abbuż termali. Xi każijiet juru li l-ilma jew tipi oħra ta 'likwidi f'kuntatt mat-terminali tal-batterija jistgħu wkoll jaggravaw in-nar. Pereżempju, fl-inċident tan-nar tal-power station ta 'Vistra Moss Landing f'Settembru 2021, ir-rapporti indikaw li l-manek tat-tkessiħ u l-ġonot tal-pajpijiet tal-istazzjon fallew, u kkawżaw l-isprej tal-ilma fuq l-ixkafef tal-batteriji u fl-aħħar mill-aħħar ikkawżaw il-batteriji għal short circuit u ark.

1.Emissjoni f'waqtha ta 'gassijiet kombustibbli

Ir-rapporti kollha ta 'każijiet ta' hawn fuq jindikaw konċentrazzjonijiet ta 'gassijiet kombustibbli bħala l-kawża primarja ta' splużjonijiet. Għalhekk, id-disinn u t-tqassim tas-sit, il-monitoraġġ tal-gass u s-sistemi tal-ventilazzjoni huma importanti biex jitnaqqas dan ir-riskju. Fl-istandard NFPA 855 jissemma li hija meħtieġa sistema ta' skoperta kontinwa tal-gass. Meta jiġi skopert ċertu livell ta 'gass kombustibbli (jiġifieri 25% ta' LFL), is-sistema tibda l-ventilazzjoni tal-egżost. Barra minn hekk, l-istandard tat-test UL 9540A jsemmi wkoll ir-rekwiżit li jinġabar l-egżost u jindividwa l-limitu aktar baxx tal-gass LFL.

Minbarra l-ventilazzjoni, l-użu ta 'pannelli ta' ħelsien mill-isplużjoni huwa wkoll rakkomandat. Huwa msemmi fl-NFPA 855 li l-ESSs għandhom jiġu installati u miżmuma skont l-NFPA 68 (Standard dwar il-Protezzjoni tal-Isplużjoni permezz ta’ Venting ta’ Deflagrazzjoni) u NFPA 69 (Standards dwar is-Sistemi ta’ Protezzjoni tal-Isplużjonijiet). Madankollu, meta s-sistema tikkonforma mat-Test tan-Nar u l-Isplużjoni (UL 9540A jew ekwivalenti), tista 'tkun eżentata minn dan ir-rekwiżit. Madankollu, peress li l-kundizzjonijiet tal-ittestjar mhumiex rappreżentattivi bis-sħiħ tas-sitwazzjoni vera, huwa rakkomandat titjib tal-ventilazzjoni u l-protezzjoni tal-isplużjoni.

2.Prevenzjoni ta 'falliment ta' sistemi awżiljarji

Programmazzjoni inadegwata tas-softwer/firmware u proċeduri ta’ kummissjonar/qabel il-bidu kkontribwew ukoll għall-inċidenti tan-nirien tal-Power Station ta’ Victoria u l-Power Station ta’ Vistra Moss Landing. Fin-nar tal-Power Station ta’ Victoria, abbuż termali mibdi minn wieħed mill-moduli ma ġiex identifikat jew imblukkat, u n-nar ta’ wara lanqas ma ġie interrott. Ir-raġuni għaliex seħħet din is-sitwazzjoni hija li l-ikkummissjonar ma kienx meħtieġ dak iż-żmien, u s-sistema kienet mitfija manwalment, inkluża s-sistema tat-telemetrija, il-monitoraġġ tal-ħsarat u l-apparat elettriku li ma jfallix. Barra minn hekk, is-sistema ta’ Kontroll Superviżorju u Akkwist tad-Dejta (SCADA) lanqas kienet għadha operattiva, peress li damet 24 siegħa biex tiġi stabbilita l-konnettività tat-tagħmir.

Għalhekk, huwa rrakkomandat li kwalunkwe moduli inattivi għandu jkollu apparat bħal telemetrija attiva, monitoraġġ tal-ħsarat u tagħmir ta 'sikurezza elettrika, aktar milli jintefa manwalment permezz ta' swiċċ ta 'lock-out. L-apparati kollha għall-protezzjoni tas-sigurtà elettrika għandhom jinżammu fil-mod attiv. Barra minn hekk, għandhom jiżdiedu sistemi ta 'allarm addizzjonali biex jidentifikaw u jirrispondu għal diversi avvenimenti ta' emerġenza.

Instab ukoll żball fl-ipprogrammar tas-softwer fil-Fażi 1 u 2 tal-Power station tal-Vistra Moss Landing, peress li l-limitu tal-bidu ma nqabiżx, is-sink tas-sħana tal-batterija ġie attivat. Fl-istess ħin, in-nuqqas tal-konnettur tal-pajp tal-ilma bit-tnixxija tas-saff ta 'fuq tal-batterija jagħmel l-ilma disponibbli għall-modulu tal-batterija u mbagħad jikkawża short circuit. Dawn iż-żewġ eżempji juru kemm huwa importanti li l-ipprogrammar tas-softwer/firmware jiġi ċċekkjat u debugged qabel il-proċedura tal-bidu.

Sommarju

Permezz tal-analiżi ta 'diversi inċidenti tan-nar fl-istazzjon tal-ħażna tal-enerġija, għandha tingħata prijorità għolja lill-ventilazzjoni u l-kontroll tal-isplużjoni, installazzjoni xierqa u proċeduri ta' kummissjonar, inklużi kontrolli tal-ipprogrammar tas-softwer, li jistgħu jipprevjenu inċidenti tal-batteriji. Barra minn hekk, għandu jiġi żviluppat pjan komprensiv ta 'rispons ta' emerġenza biex jittratta l-ġenerazzjoni ta 'gassijiet u sustanzi tossiċi.