Nové skladovanie energie, ukladanie energie na bočnej mriežke, rozsiahle vybaľovacie stanice z mriežky a skladovacích staníc mikrogridných energie často používajú ukladanie energie v nádobe, pričom v sérii/rovnobežní vo vnútri nádoby je nainštalované desiatky tisíc batériových buniek.
Medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami lítium-iónových batérií je iba tenká membránová izolácia. Elektrická izolácia sa spolieha hlavne na izolačné materiály a elektrické spínače. Izolačné materiály sa môžu pri vysokých teplotách karbonizovať a stať sa vodivými materiálmi. Izolačné spínače sa môžu tiež rozpadať pri vysokom napätí. Rúrky na prepínanie elektrických zariadení môžu tiež bežať abnormálne pri spätnom vysokom napätí a náraze prepätia.
V dlhodobých tisícoch cyklov náboja a vybíjania, najmä v stave nadmerného nabíjania a prehriatia, je možné spôsobiť poruchy skratu a lokálnu stratu kontroly v batériových bunkách. Ak má niektorá z batériových buniek problém s bezpečnosťou a neexistuje žiadne prísne opatrenie na ochranu bezpečnosti, ktoré by sa s ňou vopred vyrovnali, môže spôsobiť reťazovú reakciu v systéme, čo vedie k výbuchu.
Zvyšujúce sa izolačné materiály a pevnosť a vybudovanie meďnej a železnej steny pre stanice na ukladanie energie môžu vyriešiť bezpečnostné problémy s elektrickými stanicami v oblasti skladovania energie, ale zvýši náklady na elektrárne a neprináša rozsiahle propagáciu a aplikáciu skladovania energie.
Problémy s bezpečnosťou v ukladaní kontajnerizovanej energie sa musia riešiť z viacerých aspektov, ako je návrh systému, výber materiálu a návrh bezpečnosti, s cieľom komplexne vyvážiť dva dôležité ukazovatele bezpečnosti a nákladov.
V súčasnosti sú hlavnými bezpečnostnými technológiami a opatreniami prijatými elektrárňou na ukladanie energie: nová technológia ukladania modulárnej energie, izolačné materiály pre vzduch, tradičnú elektrickú ochranu, tepelné riadenie a efektívne systémy požiarnej bezpečnosti.
1. Technológia modulárneho ukladania energie
Prvá generácia lítiových batérií jednoducho pripojila batérie v sérii do klastrov, zatiaľ čo druhá generácia lítiových batérií pridala niektoré inteligentné jednotky na správu batérií na základe prvej generácie lítiových batérií. Avšak séria problémov, ako je vysoké napätie zbernice jednosmernej zbernice a riziko izolácie batérie, nerovnomerný vybíjací prúd medzi zhlukami a neschopnosť zmiešať kaskádové batérie v lítiových batériách, sa však nedá úplne vyriešiť, čo vyvoláva otázky týkajúce sa bezpečnej a stabilnej aplikácie lítiových batérií.
Nový systém ukladania modulárnej energie zodpovedá systému správy batérií BMS pre každý modul batérie. Je vybavený viacerými funkciami, ako je elektrická a fyzická duálna izolácia, výstup automatického poruchového modulu a varovanie zlyhania izolácie batérie, čím sa zabezpečuje bezpečnosť a spoľahlivosť lítiových batérií. Modul sa prispôsobuje aktívnemu zdieľaniu prúdu, podporuje miešanie hierarchických batérií a rôznych značiek batérií a dá sa rozšíriť v etapách a udržiavať sa v priebehu niekoľkých minút, pričom v jednom páde vyriešite veľa problémov s aplikáciami lítiových batérií.
2. Aeropel
Airgel je druh pevného materiálu so štruktúrou nano poréznej siete a naplnený plynným disperzným médiom v póroch. Je to najľahšia pevná látka na svete. Airgel je uznávaný ako najľahší tuhý materiál na svete a je novou generáciou vysokoúčinného energeticky úsporného tepelného izolačného materiálu. Airgel má charakteristiky vysokej spomaľovania horenia, objemu svetla a nízkej spotreby a stal sa najlepšou voľbou tepelných izolačných materiálov pre bunky napájania batérií. V súčasnosti ho prijali podniky batérií a výrobcovia nových energetických vozidiel.
Medzi elektrické jadrá a horný kryt modulu a balenie sa používajú paľba a tepelné izolačné materiály. Hlavným bezpečnostným dizajnom na úrovni modulu je izolácia, čo znamená, že problémové jednotky sú „rozdelené a liečené“ izoláciou. Toto je dizajn izolácie a predchádzania požiaru modulov.
Tepelná správa modulu modulu závisí hlavne od Airgel medzi jednotlivými batériami. Airgel je zapuzdrený PET a jeho celková tepelná vodivosť je malá, čo môže dobre oddialiť prenos tepla medzi monomérmi. Izolovaním jednotlivých problematických buniek môže zabrániť vplyvu na iné monomérové bunky, čím sa zabezpečí bezpečnosť úrovne batérie.
3. Elektrická ochrana pre elektrárne na skladovanie energie
Ochranné zóny pre elektrárne na ukladanie energie: Strana jednosmernej strany je rozdelená do zóny ochrany jednotky na skladovanie energie, zónu ochrany jednotky jednosmernej jednotky a zónu konvergencie; Komunikačná strana je rozdelená do zóny ochrany proti filtrom striedavého filtra a do zóny ochrany transformátora. Medzi susednými chránenými oblasťami sú prekrývajúce sa časti, čím sa zabezpečuje, že všetky elektrické zariadenia sú v rámci ochranného rozsahu.
Rozdelenie chránených oblastí úzko súvisí s konfiguráciou ochrany relé. Na jednej strane sú typy elektrických zariadení v chránených oblastiach rôzne a charakteristiky elektrických a nelektrických množstiev po poruche sa tiež líšia;
Na druhej strane existujú významné rozdiely v koordinácii medzi susednými chránenými oblasťami v závislosti od rozdelenia chránených oblastí. Preto konfigurácia a koordinácia ochrany elektrárne na skladovanie energie sú založené na ochrannom územnom plánovaní.
Konfigurácia ochrany jednotky jednotky jednosmernej energie: Ochrana predávkovania a podvzdušňovania, ochrana tepelnej a nadprúdovej ochrany, ochrana predpätia a rýchlosti zmeny prúdu, ochrana nabíjania; Konfigurácia ochrany jednotky jednosmernej jednotky: Vybalené poistkami, nízkymi napätiami jednosmerných obvodov, spínačov izolácie DC s nízkym napätím a ochrana batérie v strednom rozpätí. Pre viacero jednotiek na ukladanie energie by sa jednotky pripojenia jednosmerného prúdu mali čo najviac pripojiť, aby sa predišlo strate väčšej kapacity napájania v prípade porúch;
Konfigurácia ochrany ochrany pred obojsmerným konvertorom (PCS): Ochrana predávkovania a výstupu vstupu a výstupu, ochrana predfrekvencie a nedostatočne prefrekvencie, detekcia a ochrana fázovej sekvencie, ochrana proti ostrovbe, ochrana pred prehriatím, preťaženie a ochrana skratov.
4. Tepelné riadenie lítiových batérií
Aby sa splnilo normálne používanie batérie a podporného zariadenia za podmienok prostredia a prevádzkových podmienok systému v mieste projektu, kontajner je vystavený riadeniu tepelného riadenia prostredníctvom nasledujúcich aspektov, najmä vrátane klimatizácie, konštrukcie tepelného riadenia, izolačnej vrstvy atď. Systém tepelného riadenia zabezpečuje, aby teplota vo vnútri kontajnera zaručila normálnu prevádzku batérie batérie a podporujúce elektrické vybavenie.
Schéma regulácie teploty vo vnútri kontajnera je nasledovná: teplota v každom stanovenom bode vo vnútri nádoby sa monitoruje v reálnom čase pomocou teplotnej sondy. Ak je teplota v nastavenom bode vyššia ako nastavená počiatočná teplota klimatizácie, klimatizácia prevádzkuje chladiacu funkciu a ochladzuje vnútornú stranu nádoby cez špeciálne navrhnutý vzduchový kanál. Keď teplota dosiahne dolnú hranicu nastavenej hodnoty, klimatizácia prestane fungovať.
Keď je teplota nastaveného bodu nižšia ako počiatočná teplota nastavenej teploty klimatizácie, klimatizácia prevádzkuje funkciu vykurovania a zahrieva vnútro nádoby cez špeciálne navrhnutého vzduchového kanálika. Keď teplota dosiahne 15 stupňov, klimatizácia prestane fungovať.
Počas prevádzky lítiových batérií môžu prítomnosť vnútorných elektrochemických reakcií a zvýšenie teploty okolia zvýšiť vnútornú teplotu batérie, čo zhoršuje reakcie; V oblastiach s vysokou nadmorskou výškou môže nízka teplota prostredia tiež znížiť reakčnú rýchlosť vo vnútri batérie.
Prvý z nich môže viesť k tepelnému úteku, ktorý spôsobí predčasné zlyhanie batérie a bezpečnostné problémy, zatiaľ čo druhý môže tiež znížiť schopnosti a účinnosť nabíjania batérie a vypúšťania.
5. Požiarna bezpečnosť kontajnerov
V porovnaní s batériami na olovo, lítiové batérie s rovnakým objemom majú vyššiu hustotu a ukladajú viac energie. Po detonácii a zapaľovaní tvoria ich plamene tvar prúdu a teplota zdroja zapaľovania je vyššia. Zároveň uvoľňujú veľké množstvo toxických a škodlivých plynov, čo z nich robí väčšie bezpečnostné riziko.
Pri hasení požiaru lítiovej batérie je dôležité okamžite uhasiť všetky otvorené plamene, aby sa zabránilo rýchlemu šíreniu ohňa; Po druhé, je potrebné znížiť rýchlosť tepelnej utečeneckej reakcie, takže teplo generované tepelnou utečeneckou reakciou vo vnútri lítiovej batérie sa môže uvoľniť usporiadaným spôsobom; Po tretie, je potrebné neustále znižovať teplotu lítiových batérií, aby sa predišlo recidíve a rýchlemu šíreniu požiarov lítiovej batérie.
Integrované zariadenia na ochranu proti požiaru v kontajneroch často prijímajú trojúrovňovú architektúru vrátane včasného varovania, alarmu a akcie, zariadení na ochranu proti hasičom vrátane detekčných ovládačov, požiarnych riadiacich skriniek, zvukových a ľahkých alarmových zvonov/svetiel, teploty a senzorov soľného spreja a perfluórohexánového hasenia plynu.
Princíp inštalácie detekčného ovládača by sa mal vybrať v blízkosti batérie a na základe skutočnej štruktúry stojana je možné na inštaláciu zvoliť horný priestor na skrinke batérie. Zariadenie na hasiace prístroje prijíma hasiaci prístroj na hasiaci prístroj a hasiaci prístroj na hasenie hasiaceho prístroja v skrinke. Medzi nimi je perfluórohexán v štýle skrinky nainštalovaný v batérii a v elektrickej miestnosti je nainštalované zariadenie Aerosol Automatické hasiace prístroje.
Kontajner je vybavený zariadením na ochranu proti požiaru perfluórohexánu. Akonáhle snímač dymu a snímač teploty zistia vysokoteplotný signál poruchy požiaru, kontajner môže užívateľovi upozorniť prostredníctvom zvuku a ľahkého alarmu a vzdialenej komunikácie. Zároveň je možné prerušiť bežiace lítium batérie. Po 30 sekundách uvoľňuje požiarne ochranné zariadenie perfluórohexánový plyn, aby uhasil oheň. Na únikových dverách vo vnútri kontajnera sa vyžaduje významná indikácia: Kontajner nechajte do 30 sekúnd po zvuku výstražného signálu požiaru.
Zariadenie Aerosol Automatické hasiace hasiace farby je nový typ hasiaceho zariadenia na hasenie aerosolu, ktoré je prielomovým produktom v oblasti požiarnej ochrany s veľmi vysokou hasiacim hasiacim hasením a spoľahlivosťou.
Keď dôjde k požiaru, automatické hasiace zariadenie hasiaceho zariadenia Fire Hot Aerosol spúšťa pôsobenie hasiaceho prostriedku hasiaceho činidla prostredníctvom elektrického počiatočného alebo teplotného snímania, ktoré rýchlo vytvára veľké množstvo sub nanometrových tuhých častíc a inertného zmesi plynu, ktorá pôsobí na každý roh ohňa v trojrozmernom plne ponorenom spôsobe vo forme vysokého koncentrácie dymu. Prostredníctvom viacerých účinkov chemickej inhibície, fyzického chladenia a zriedeného kyslíka je oheň rýchlo a efektívne zhasnutý a je netoxický pre životné prostredie a personál.