Контейнердик батареянын энергияны сактоо тутумдарынын көбөйүшү (BESS) тармактык{0}}масштабдагы колдонмолор өрткө каршы инженерлердин жылуулук коркунучун азайтуу ыкмасын түп-тамырынан бери өзгөрттү. Өрттүн жүрүм-туруму салыштырмалуу болжолдонгон күйүү динамикасына ылайык келген кадимки электр орнотмолорунан айырмаланып, литий{2}}иондук аккумуляторлор электр-химиялык термикалык качууга негизделген каскаддык бузулуу режимин көрсөтөт. 2019-жылы Аризонадагы МакМиккендеги жарылуу, 2021-жылы Пекиндеги Дахонгмен окуясы жана көп сандаган билдирилбеген{8}}сагынуулар бул барган сайын кеңири жайылып жаткан энергетикалык активдерди кантип долбоорлоп, бөлүштүрүп жана коргоп жатканыбызды кайрадан карап чыгууга мажбур кылды.
Термикалык качуу маселеси (жана эмне үчүн бул жөн гана "от" эмес)
Бул жерде көпчүлүк долбоордун менеджерлери өрттү өчүрүүдө чыгымдарды оптималдаштырууну талап кылып жатканда толук түшүнүшпөйт: литий{0}}иондук батареянын күйүшү чындыгында салттуу мааниде өрт эмес. Бул химиялык реактор критикалык болуп калды.
Клетка термикалык качууга киргенде, ырааттуулук, адатта, 90-120 градустун тегерегинде SEI катмарынын бузулушу менен башталат. Бул ички кычкылтекти бөлүп чыгарат. Терс электрод электролит менен реакцияга кирет. Позитивдүү электроддук материалдар фазалык өтүүдөн өтүп, чирийт. Электролит бууланып, күйөт. Мунун баары газдардын – суутек, көмүртек кычкылы, метан, этилен, суутек фториди топтолушу менен басымга дуушарланган металл идиште болот.
Убакыт тилкеси? Баштапкы аномалиядан катуу желдетүүгө чейин: кээде мүнөттөр, кээде секундалар.
Контейнердик системаларды өзгөчө чыккынчы кылган нерсе - бул чектелген мейкиндик геометриясы. Сизде 20-фут же 40футтук ISO контейнерге салынган жүздөгөн, кээде миңдеген клеткалар бар. Бир клетка иштебей калат, өткөргүч жана нурлануу аркылуу коңшуларын ысытат жана күтүлбөгөн жерден сиз бир эле клетка окуясы менен алектенбей жатасыз - сиз бүтүндөй бир стеллаж, андан кийин жанаша стеллаждар аркылуу таралуу каскадын көрүп жатасыз.
Мен биринчи термикалык сигнализациядан контейнерди толук тартууга чейинки убакыт төрт мүнөткө жетпеген окуя боюнча отчетторду карап чыктым.
Регулятивдик пейзаж: акырындык менен жакындап келе жаткан патчwork
Ачыгын айтканда, стандарттардын абалы жакшырып баратат-боюнча баш аламандык бойдон калууда.
NFPA 855 Түндүк Американын базарларында де-факто шилтемеси катары пайда болду. 2023-жылдагы чыгарылыш 2019-2021-жылдардагы окуялардан кийин талаптарды олуттуу түрдө күчөттү. Негизги жоболор кошумча өрт сыноо валидациясы жок бирдикке максималдуу 600 кВт саат энергия сыйымдуулугун, бир батарея массивине 50 кВт саат чектөөлөрдү жана блоктордун же дубалдардын ортосундагы эң аз 3 фут аралыкты камтыйт.
FM Global's Data Sheet 5-33 көп жагынан, өзгөчө дефлаграциялык желдетүү талаптарынын тегерегинде консервативдүү мамилени колдонот.
Кытайдын жөнгө салуу чөйрөсү тездик менен өнүгүп кетти. Пекиндин жергиликтүү стандарты DB11/T 1893 2021-жылы чыгарылганда,-контейнер деңгээлиндеги өрткө каршы коргоонун өзгөчөлүктөрүн тапшырган-биринчи аймактык стандарты жаңырган. LFP курама кабина системалары үчүн T/CEC 373-2020 көптөгөн эл аралык стандарттарга дагы эле дал келе элек модул деңгээлиндеги бөгөт коюу талаптарын белгилеген.
Мени азыркы абалга нааразы кылган нерсе: дагы деле чыныгы эл аралык гармонизация жок. Кытай стандарттарына ылайык иштелип чыккан система UL 9540A- масштабдуу өрт сыноо талаптарына жооп бербеши мүмкүн. FM жактыруусунан өткөн система европалык EN стандарттарына туура келбеши мүмкүн. Көп улуттуу иштеп чыгуучулар үчүн бул чыныгы сатып алуулардын баш оорусун жаратат.
Контейнердин макети: аман калуу геометриясы
Бөлүнүү аралыкка болгон талаптар юрисдикциялар боюнча талап кылынгандан көбүрөөк айырмаланат, бирок негизги физика ырааттуу: сиз өзгөчө кырдаалдарда кирүү мүмкүнчүлүгүн сактап, радиациялык жылуулуктун чектеш блокторду күйгүзүүсүнө жол бербөөгө аракет кылып жатасыз.
Кытай стандарттары контейнерлердин ортосундагы минималдуу 4 метр аралыкты белгилейт, аны бардык тараптан контейнердин конвертинен 1 метрге чейин созулган 4 сааттык өрткө каршы тосмолор менен гана азайтууга болот. NFPA 20 фут (болжол менен 6 метр) базалык сызыкты талап кылат, 3 сааттык тоскоолдуктар менен нөлгө чейин төмөндөйт.
Мен көргөн долбоорлордун көбүн-жердин изин азайтууга аракет кылышат. Тоскоолдук ыкмасы жагымдуу болуп калат. Бирок бул жерде практикалык маселе: ал тоскоолдуктар нурлануучу жылуулуктан гана эмес, мүмкүн болгон дефлаграциялык ашыкча басымдан да аман калышы керек. Стандарттык CMU дубалы аны кесип албайт. Сизге темир-бетон же эквиваленттүү, туура орнотулган, рейтингди бузчу эч кандай өтүүсү жок керек.
Бир{0}}окуяны жайгаштыруу азыр жүйөлүү себептерден улам дээрлик универсалдуу. Кээ бир интеграторлор энергиянын тыгыздыгын кууп чыккан контейнерлерди тизип коюуга аракет кылышкан. Басуу кыйынчылыктары жана чыгуу татаалдыктары бул ыкманы тез эле жок кылды.
Көбүнчө көз жаздымда калтырылган жайлоо маселелери:
Өзгөчө кырдаалдарга чара көрүү үчүн мүлк линияларына жана коомдук жолдорго чейинки аралык абдан маанилүү. Кытай стандарттары боюнча темир жол линияларынан 30{5}}метрге артка кетүү, рельстен чыгуу + BESS өртү=катастрофалык сценарийди эч ким ойлонгусу келбейт. Табигый суу булактарына жакын болуу бул жөн гана өчүрүү менен камсыз кылуу- эмес, бул кырсыктан кийинки жылуулукту башкаруу үчүн бир нече күнгө созула турган туруктуу муздатуу жөндөмдүүлүгү жөнүндө.
Чындыгында кутучанын ичинде эмне бар
Заманбап контейнердик BESS бул жөн гана жүк ташуучу контейнерге тыгылган батареялар эмес. Ички архитектура олуттуу өнүккөн.
Сиз, адатта, бир зонаны ээлеген батарейка стеллаждарын, ички өрт тосмосуна бөлүнгөн өзүнчө бөлүмдө кубаттуулукту конвертирлөөчү жабдыктарды (инверторлор, DC{0}}DC конвертерлери) табасыз. Негиздөө: электр жабдууларынын өрттөрү батареянын жылуулуктан качкан окуяларына караганда башкача иш алып барышат жана ар кандай басуу ыкмаларын талап кылат.
Жылуулук башкаруу эки лагерге бөлүнөт: аба{0}}муздатылган жана суюк{1}}муздатылган.
Аба муздаткыч{0}}системалары жөнөкөй, арзаныраак жана орточо климаттык орнотуулар үчүн ылайыктуу. Батарея массивиндеги температуранын айырмасы жүктө 8-10 градуска жетиши мүмкүн - узак мөөнөткө же коопсуздук чектерине ылайыктуу эмес, бирок иштөөгө жарамдуу.
Суюк{0}}муздатылган системалар жогорку-өндүрүмдүүлүктөгү орнотуулар үчүн премиум стандарт болуп калды. Инженердик технология татаалдашып баратат: ар бир клетка муздатуучу суунун эквиваленттүү температурасын, кылдат көзөмөлдөнгөн концентрациядагы гликол{3}}суунун аралашмаларын, агып кетүүлөрдү аныктоо системаларын көрүүнү камсыз кылган параллелдүү агым жолдору, анткени муздаткычтын жогорку чыңалуудагы шиналар менен байланышы өзүнүн коркунуч категориясын түзөт.
Мыкты суюктук{0}}муздатылган конструкциялар клетканын температурасынын-клеткага- 3 градустан төмөн өзгөрүшүнө жетишет. Бул бирдейлик түздөн-түз кыскартылган жылуулук качуу коркунучун жана циклдин иштөө мөөнөтүн узартат.
Аныктоо: Химияга каршы жарыш
Бул жерде мен кумарланам, анткени аныктоо көпчүлүк системалар дагы эле иштебей калат.
Салттуу түтүн менен жылуулукту аныктоо-кеңсе имараттары үчүн жакшы иштеген-жабдуулар батареянын жылуулукту өчүрүүсүнө өтө ылайыктуу эмес. Контейнерде көрүнгөн түтүн пайда болгондо же айлана-чөйрөнүн температурасы кескин көтөрүлгөндө, сиз жоготуп койгонсуз. Качуучу түзүлдү, таралышы мүмкүн жана сиздин бөгөт коюу системаңыз артка кайтаруу аракети менен күрөшүп жатат.
Кандайдыр бир олуттуу орнотуу үчүн-газды аныктоо мүмкүн эмес.
Стресске дуушар болгон литий-клеткалардын-газдан чыгуу белгиси өзгөчө: суутек биринчи пайда болуп, эң тез көтөрүлөт, андан кийин көмүртек кычкылы жана ар кандай углеводороддор. Жакшы иштелип чыккан{3}}система контейнердин атмосферасын эле эмес, стеллаждын деңгээлинде көзөмөлдөйт. Суутектин концентрациясы 1000 промилледен ашса, дароо иликтөө башталат. 5000 промилле. Бул жардыруу коркунучунун төмөнкү чегине жакындап калганыңызды жана автоматташтырылган жооп керек дегенди билдирет.
Кээ бир жаңы орнотмолор электролит буусун аныктоону-айрыкча литий-электролит формулаларынын көбүн камтыган карбонаттарга багытталган. Технология келечектүү, бирок код-талап кылынган колдонмолор үчүн али жетилген эмес.
BMS аркылуу чыңалуу менен токтун аномалиясын аныктоо сиздин биринчи коргонуу сызыгыңыз бойдон калууда.
Ички кыска туташууну иштеп чыгуучу клетка термикалык кол тамгалар айкын боло электе чыңалуу төмөндөшүн көрсөтөт. Кыйынчылык: нукура прекурсордук сигналдарды кадимки өндүрүштүк толеранттуулукка ээ болгон миңдеген клеткалардагы кадимки операциялык вариациядан айырмалоо.
Чынында эле татаал системалар азыр акустикалык мониторингди камтыйт. Термикалык качкынга жакындаган клеткалар ички басым күчөгөн сайын мүнөздүү ультраүн сигналдарын жаратат. Дагы эле эксперименталдык, бирок физика жакшы.
Басуу: Улуу Дебат
BESS өрткө каршы коргоо боюнча ар кандай конференция сессиясына кириңиз жана сиз бөгөт коюучу агентти тандоо боюнча кызуу пикир келишпестиктерди табасыз. Мен сизге өзүмдүн өзүмдүн маалыматымды берем, аны изилдөө адабияттары жана окуядан кийинки билдирүүлөр-берди.
Суу жылуулук башкаруу үчүн утат. Мезгил.
Термодинамика бир түшүнүктүү болуп саналат. Литий-иондун термикалык качуусу негизинен жылуулук маселеси. Ички реакциялар-кычкылданат-кычкылтекти алмаштыруу менен аларды муунта албайсыз. Сиз клетканын температурасын реакция босогосунан төмөн түшүрүү үчүн жетиштүү жылуулукту гана сиңире аласыз.
Суунун буулануу жылуулугу (2260 кДж/кг) эч кандай практикалык альтернатива менен теңдеши жок. Майда суу туманы башкарылуучу суунун көлөмү жана электр өткөрүмдүүлүгүнүн төмөндөшү менен жылуулукту сиңирүүгө мүмкүнчүлүк берет.
Пекин стандартынын 10 мүнөттүн ичинде клетканы толук чөмүлдүрүүгө болгон талабы бул чындыкты чагылдырат. Калганынын баары ишке ашпай калганда, контейнерди сууга толтурасыз.
Бирок газды басуу{0}}өзгөчө эрте кийлигишүү үчүн роль ойнойт.
Heptafluoropropane (FM-200/HFC-227ea) жана жаңыраак перфторгексанон (Novec 1230/FK-5-1-12) ачык жалынды тез өчүрүп, буулантуу аркылуу бир аз муздатуу менен камсыздай алат. Алар окуяларды эртерээк, термикалык качуу толук орнотулганга чейин, же электр жабдууларындагы экинчи өрттөрдү өчүрүү үчүн пайдалуу.
көйгөй:алар пропагандалоону токтотпойт. Клетка дагы эле ички жылуулукту жаратууда. Газдын концентрациясы тарайт. Кайрадан кийинки.
Айкалыштырылган ыкма азыр эң мыкты тажрыйба катары каралууда: жалынды дароо өчүрүү үчүн газды басуу, андан кийин туруктуу жылуулукту көзөмөлдөө үчүн суу туманы, акыркы резерв катары толук суу ташкындоо мүмкүнчүлүгү.
Таза агент экологиялык көйгөйлөр боюнча сөз:HFC-227ea Кигали түзөтүүсүнө ылайык этап менен төмөндөтүү пландаштырылган. FK-5-1-12 глобалдык жылуулануу потенциалына ээ жана озонго таасир этпейт. Өнөр жай перфторгексанонду көздөй жылып жатат, бирок жеткирүү чынжырлары жана баа толук турукташа элек.
Желдетүү жана жарылуудан коргоо
Бул жерде мен эң коркунучтуу чыгымды-кеңдөөнү көрдүм.
Желдетүүчү батарея клеткаларына толгон контейнер жабык мейкиндикте күйүүчү газ аралашмасын топтоп жатат. Суутек үчүн төмөнкү жарылуу чеги абада 4% түзөт. Ошол концентрацияга жетип, күйгүзүү булагын киргизиңиз-ал иштебей калган контактордун жаасындай жөнөкөй-болушу мүмкүн жана сиз дефлаграция аласыз. Жабылган идиште дефлаграция детонацияга айланат.
МакМиккен бизге бул сабакты жарадар болгон төрт өрт өчүрүүчү менен үйрөттү.
Активдүү желдетүү милдеттүү болуп саналат.Кытай стандарты авариялык вентиляция үчүн саатына эң аз дегенде 30 абаны алмаштырууну талап кылат, газ сенсорлору LELден 5% ашкан концентрацияны аныктаганда автоматтык түрдө иштетилет. NFPA 69 дефлаграцияны алдын алуу системалары үчүн долбоорлоо боюнча көрсөтмөлөрдү берет.
Пассивдүү дефлаграциялык желдетүү-көпчүлүк юрисдикцияларда-структура бузулганга чейин басымды жеңилдетүү үчүн иштелип чыккан-панелдер талап кылынат. NFPA 68 боюнча өлчөмдү эсептөөлөр анчалык деле маанилүү эмес жана корпустун көлөмүнө, желдеткичтин активдешүү басымына жана болжолдонгон жалын ылдамдыгына жараша болот.
Жайгашуу маанилүү: желдеткичтер чыгуучу жолдордон жана өзгөчө кырдаалдарга жооп берүү аймактарынан алыс чыгышы керек. Мен желдеткич панелдер кирүү коридоруна түз үйлө турган конструкцияларды карап чыктым. Бул өрт өчүргүчтөрдүн курмандыктары үчүн рецепт.
LFP vs. NMC суроосу
Батареянын химиясын тандоо жөнөкөй жылуулук туруктуулугун салыштыруудан тышкары өрт коопсуздугунун кесепеттерин камтыйт.
Литий темир фосфатынын (LFP) клеткалары стационардык сактоо колдонмолорунда никель-марганец-кобальттын (NMC) химиясын негизинен коопсуздук маселелери менен шартталган. Сандар бул жылышты колдойт: LFP термикалык качуу башталышы адатта 270 градустан жогору болот, ал эми жогорку никельдүү NMC формулалары үчүн 150{5}}200 градус. Качып кетүү учурунда жылуулуктун бөлүнүп чыгышы болжол менен жарымын түзөт. Уулуу фторид газынын пайда болушу азаят.
Бирок LFP түпкүлүгүндө "коопсуз"-болбойт. Термикалык качуу жетиштүү кыянаттык шарттарда мүмкүн бойдон калууда. Көбөйтүү дагы эле болуп жатат. Ката режими жөн гана аныктоо жана кийлигишүү үчүн көбүрөөк маржа менен камсыз кылат.
Учурдагы рыноктук баянда мени тынчсыздандырган нерсе: кээ бир иштеп чыгуучулар LFP химиясын ага кошумча эмес, күчтүү өрткө каршы коргоонун алмаштыруучу катары карашат. Бул кооптуу ой жүгүртүү, акыры инциденттерге алып келет.
Окуянын рекорду эмнени көрсөтүп турат
Мен BESS өрт кырсыктары-ачык отчеттору, мен алган камсыздандыруу доолору, тармактык байланыштар боюнча расмий эмес маалымат базасын сактайм. Үлгүлөр үйрөтүүчү болуп саналат.
Root бир нече категориялардын айланасында кластерлерди пайда кылат:
Өндүрүштүн кемчиликтери-ички булганышы, электроддун туура эмес түзүлүшү, сепаратордун бузулушу- эң чоң үлүштү түзөт, бирок термикалык кыйроодон кийин так атрибуция көбүнчө мүмкүн эмес. Ашыкча заряддоого же тең салмактуу эмес кубаттоого жол берген BMS каталары олуттуу салым кошот. Ташуу жана орнотуу учурундагы тышкы зыян демилгечи катары бааланбайт.
Батареялардын жогорку агымындагы электр үзгүлтүктөрү-туруктуу токтун догасынын бузулушу, резистивдүү жылытууга алып келген туташуу бошоңдотуу, жерге орнотулган каталар-жалпысынан алганда өрттүн демилгечиси катары таза батареянын иштен чыгышы мүмкүн.
Жооп натыйжалуулугу абдан ар түрдүү.Модул{0}}деңгээлинде газды аныктоо жана тез автоматташтырылган бөгөт коюучу сайттарда окуяларды бир текчеге камтыган. Контейнердин деңгээлин аныктоого гана таянган сайттар-бирдикти толугу менен жоготот. Өрт өчүрүү кызматынын BESS инциденттерине жасаган мамилеси дал келбеген бойдон калууда-көп бөлүмдөр бул өзгөчө коркунучтар үчүн даярдыктан өтүшкөн эмес жана демейки боюнча активдүү түрдө бөгөт коюуга эмес, коргонуу периметрин коргоого өтүшөт.
Инциденттен кийинки-термикалык башкаруу көйгөйү реалдуу жана убакыт тилкелерин кескин узартат. Термикалык күйүп кеткен батарейкалар бир нече сааттан же бир нече күндөн кийин кайра күйүшү мүмкүн, анткени калдык энергия күйүп жаткан ички реакциялар аркылуу тарап кетет. Кеңейтилген муздатуу жана мониторинг талаптары өзгөчө кырдаалдарга жооп кайтаруу ресурстарын талап кылат.
Дизайн боюнча практикалык сунуштар
Бардык ченемдик талдоо жана техникалык анализден кийин, жаңы орнотуу үчүн эмне маанилүү?
Аралыкты туура алыңыз.Чектүү жерди үнөмдөө үчүн азайтпаңыз. Бир ири инциденттин баасы ондогон жылдар бою кошумча ижара төлөмдөрүнөн ашат.
аныктоого инвестиция.Автоматташтырылган жооп протоколдору менен-стеллаждын деңгээлинде-газдын, температуранын, чыңалуунун аномалиясында- көп параметрди сезүү. Негизги түтүндү аныктоонун кошумча баасы тобокелдикти азайтуу наркына салыштырмалуу анчалык деле маанилүү эмес.
Көбөйүүнү алдын алуу үчүн долбоорлоо.Клетка иштебей калат деп ойлойлу. Модуль иштебей калат деп ойлойсуз. Суроо сиз аны ошол жерде камтып алдыңызбы.
Өрт өчүргүчтөрдүн кирүү планы.Тез жардам кызматкерлери жакындап, басуу агенттерин колдонуп, аман-эсен чыгып кетүүсү керек. Көрүү сызыктары маанилүү. Аппараттын бурулуш радиустары. Суу менен камсыздоо кубаттуулугу маанилүү.
Туура комиссия.Мен бөгөттөө системасы эч качан агент агымы менен текшерилбеген системаларды көрдүм. Газ детекторлору туура калибрленген эмес. Өрт панелине BMS сигнализациясынын интеграциясы иштебеген жерде. Эксплуатациялоо акчаны талап кылат, бирок бул көйгөйлөр окуянын катышуучуларына айланганга чейин табылат.
Алдыга күтүү
Технология өнүгүүнү улантууда. Катуу{1}}батареялар оттон коргоо талаптарын азайта турган жылуулук туруктуулугун жакшыртат. Машина үйрөнүүнү камтыган өркүндөтүлгөн BMS алгоритмдери аномалияны эрте аныктоону убада кылат. Батарея топтомунун дизайнына интеграцияланган модул-деңгээлинин басылышы тышкы системалар менен учурда мүмкүн болбогон жооп убакыттарын камсыздай алат.
Бирок биз бүгүнкү күндөгү технологияны масштабдуу түрдө дүйнө жүзү боюнча тармактарга жайылтып жатабыз. Өрттөн коргоо ыкмалары келечектеги теориялык жакшыртууларга эмес,-орнолуп жаткандардын коркунуч профилине дал келиши керек.
Негизги маселе өзгөрүүсүз бойдон калууда: биз компакт мейкиндиктерде эбегейсиз көлөмдөгү электрохимиялык энергияны сактап жатабыз жана ал энергияны чыгарууну каалайт. Биздин иш - анын өзүнүн эмес, биздин шарттарда чыгарылышын камсыз кылуу.
Автор 2017-жылдан бери энергияны сактоо тутумдары үчүн өрткө каршы инженерия менен алектенип, Түндүк Америка жана Азия-Тынч океан аймактарындагы долбоорлор боюнча кеңеш берген. Көрсөтүлгөн көз караштар профессионалдуу пикирлер болуп саналат жана долбоордун конкреттүү инженердик анализин- алмаштырбашы керек.