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儲能系統(tǒng)的可燃性氣體風險及對策
日期:2021-04-19   [復制鏈接]
責任編輯:yutianyang_tsj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
2020年7月18日,亞利桑那州公用事業(yè)服務公司(APS)發(fā)布“McMicken Battery Energy Storage System Event Technical Analysis and Recommendations”,詳細說明了2019年APS McMicken電池儲能項目火災事故的原因。該項目儲能系統(tǒng)容量2MW/2MWh,并于2017年3月14日正式投運。2019年4月19日,發(fā)生火災爆炸事故,造成4名消防員受傷

圖片據(jù)中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟編譯,報告將引發(fā)此次嚴重事故的原因總結為以下五個方面:

電池內部故障引發(fā)熱失控
滅火系統(tǒng)無法阻止熱失控。項目只采用了潔凈氣體滅火劑,通常適用于火災初期,并不能防止或抑制鋰離子電池系統(tǒng)的級聯(lián)熱失控
電芯單元之間缺乏足夠的隔熱層保護導致級聯(lián)熱失控
易燃氣體在沒有通風裝置的情況下積聚。按照設計,當滅火系統(tǒng)啟動時,空調會被關閉,從而使噴出的滅火氣體得以集中。當集裝箱門被打開時,可燃混合物接觸到熱源(很可能電池簇中余熱的電池),引起爆炸
應急響應計劃沒有滅火、通風和進入程序

儲能系統(tǒng)安全一直是行業(yè)內密切關注的問題,例如以評估電池儲能系統(tǒng)大規(guī)模熱失控蔓延的測試方法UL9540A已受到美國相關部門和美國權威的行業(yè)規(guī)范的廣泛認可。該測試方法從電池系統(tǒng)4個不同的層級進行測試,分別從電芯層級、模組層級、單元層級、安裝層級,評估系統(tǒng)熱失控蔓延的情況。每個層級測試按順序相互關聯(lián),從原理上驗證電池的安全性

電芯層級

電芯層級測試,強制加熱電芯至熱失控狀態(tài),對電芯熱失控釋放氣體進行收集和分析,得到釋放氣體成分,混合氣體的LFL,熱失控和防爆閥開閥的溫度以及火焰燃燒速度。比亞迪儲能始終堅持安全、可靠的磷酸鐵鋰電池路線,因為磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定性好,在熱失控過程中放熱和產(chǎn)氣速率相對較弱,在實際測試時電芯不起火不爆炸,下圖是電芯熱失控實驗過程中對排放氣體測試數(shù)據(jù)的分享

模組層級

模組層級測試觸發(fā)一個或多個電芯的熱失控,被觸發(fā)電芯的選擇應最大限度的實現(xiàn)熱蔓延,通過設備在線分析模組釋放氣體量,熱蔓延速率以及實際是否有燃燒,觀察它的熱失控蔓延現(xiàn)象。同樣,比亞迪儲能模組的測試結果是無燃燒出現(xiàn)

系統(tǒng)層級

通過大規(guī)模燃燒測試進行評估,記錄和分析儲能系統(tǒng)起火特性,有效評估防火消防是否有效。系統(tǒng)等級測試按照安裝布置單元系統(tǒng),觀測單元模塊之間熱失控情況,監(jiān)測溫度,熱流,熱失控氣體等重要數(shù)據(jù)評估是否起火,有爆炸風險及有沒有復燃可能性等。下圖為BYD Cube T28進行系統(tǒng)等級UL9540A測試現(xiàn)場直擊,結果不起火不爆炸
單元層級測試的結論滿足測試墻溫度低于97℃,產(chǎn)品無爆炸產(chǎn)生,無明火產(chǎn)生即可不再進行安裝層級測試。BYD CUBE T28進行單元層級測試可滿足以上要求,無需進行安裝層級測試
安裝層級

安裝層級明確需要配外圍消防進行測試,后續(xù)實際項目布置現(xiàn)場與測試現(xiàn)場消防布置完全相同。在此不做過多說明

BYD Cube T28安全設計

出于系統(tǒng)安全冗余考慮,Cube T28在設計上增加有主動排氣系統(tǒng)和被動泄壓系統(tǒng),通過設置可燃氣體探測器、主動排氣裝置、防爆泄壓裝置來實現(xiàn),確保電池熱失控時的系統(tǒng)安全。
系統(tǒng)布置示意圖如下:
 
BYD Cube T28搭載的氣體檢測系統(tǒng)檢測到柜內的可燃氣體水平,在超過混合氣體下限LFL(Lower Flammable Limit)的25%時,啟動主動排氣通風系統(tǒng),將氣體釋放,降低柜內壓力,該系統(tǒng)開啟后保持常開狀態(tài),直到檢測到的可燃氣體小于LFL的25%后方可關閉

在電芯發(fā)生熱失控,主動排氣系統(tǒng)失效的情況下,被動防爆裝置會啟動,降低柜內壓力,以保證消防人員安全

儲能安全對行業(yè)至關重要,隨著國際儲能安全標準要求的提高,儲能產(chǎn)品本身的安全性和可靠性變得更加重要。安全問題無小事,是整個產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的基礎與保障,關注解決儲能安全問題任重而道遠。

原標題:儲能系統(tǒng)的可燃性氣體風險及對策
 
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來源:比亞迪
 
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