Lưu trữ năng lượng năng lượng mới, lưu trữ năng lượng bên lưới, các trạm nguồn lưu trữ năng lượng vi mô và quy mô lớn thường sử dụng lưu trữ năng lượng được chứa, với hàng chục ngàn pin pin được lắp đặt theo/song song bên trong container.
Chỉ có một lớp cách nhiệt màng mỏng giữa các điện cực dương và âm của pin lithium-ion. Phân lập điện chủ yếu dựa trên vật liệu cách nhiệt và công tắc điện. Vật liệu cách nhiệt có thể cacbon hóa ở nhiệt độ cao và trở thành vật liệu dẫn điện. Công tắc cách ly cũng có thể bị hỏng dưới điện áp cao. Các ống chuyển mạch thiết bị năng lượng cũng có thể tiến hành bất thường dưới điện áp cao và tác động tăng lên.
Trong hàng ngàn chu kỳ sạc và xả, đặc biệt là ở trạng thái sạc quá mức và quá nóng, có thể gây ra các lỗi ngắn mạch và mất kiểm soát cục bộ trong các tế bào pin. Nếu bất kỳ một trong các tế bào pin có vấn đề về an toàn và không có biện pháp bảo vệ an toàn nghiêm ngặt nào để đối phó trước, nó có thể gây ra phản ứng chuỗi trong hệ thống, dẫn đến tai nạn nổ.
Tăng vật liệu cách nhiệt và sức mạnh, và xây dựng một bức tường đồng và sắt cho các trạm năng lượng lưu trữ năng lượng, có thể giải quyết các vấn đề an toàn của các trạm năng lượng lưu trữ năng lượng, nhưng nó sẽ làm tăng chi phí của các trạm năng lượng và không có lợi cho việc thúc đẩy và ứng dụng lưu trữ năng lượng quy mô lớn.
Các vấn đề an toàn của lưu trữ năng lượng container cần được giải quyết từ nhiều khía cạnh như thiết kế hệ thống, lựa chọn vật liệu và thiết kế bảo mật, để cân bằng toàn diện hai chỉ số quan trọng về an toàn và chi phí.
Hiện tại, các công nghệ và biện pháp an toàn chính được áp dụng bởi nhà máy điện lưu trữ năng lượng bao gồm: công nghệ lưu trữ năng lượng mô -đun mới, vật liệu cách nhiệt của Airgel, bảo vệ điện truyền thống, quản lý nhiệt và hệ thống an toàn hỏa hoạn hiệu quả.
1. Công nghệ lưu trữ năng lượng mô -đun
Thế hệ đầu tiên của pin lithium chỉ đơn giản là kết nối các bộ pin thành các cụm, trong khi thế hệ thứ hai của pin lithium đã thêm một số đơn vị quản lý pin thông minh trên cơ sở thế hệ pin lithium đầu tiên. Tuy nhiên, một loạt các vấn đề như điện áp xe buýt DC cao và rủi ro cách nhiệt, dòng chảy không đều giữa các cụm và không thể trộn pin xếp tầng trong hệ thống pin lithium không thể được giải quyết hoàn toàn, điều này đặt ra câu hỏi về việc áp dụng pin lithium an toàn và ổn định.
Hệ thống lưu trữ năng lượng mô -đun mới tương ứng với hệ thống quản lý pin BMS cho mỗi mô -đun pin. Nó được trang bị nhiều chức năng như cách ly kép điện và vật lý, thoát mô -đun lỗi tự động và cảnh báo lỗi cách điện pin, đảm bảo sự an toàn và độ tin cậy của pin lithium. Mô -đun thích nghi với việc chia sẻ hiện tại hoạt động, hỗ trợ trộn pin phân cấp và các nhãn hiệu pin khác nhau, và có thể được mở rộng theo các giai đoạn và được duy trì trong vài phút, giải quyết nhiều vấn đề ứng dụng của pin lithium trong một lần giảm.
2. AeRogel
Airgel là một loại vật liệu rắn với cấu trúc mạng xốp nano và chứa đầy môi trường phân tán khí trong lỗ chân lông. Nó là chất rắn nhẹ nhất trên thế giới. Airgel được công nhận là vật liệu rắn nhẹ nhất trên thế giới, và nó là một thế hệ mới của vật liệu cách nhiệt tiết kiệm năng lượng hiệu quả cao. Airgel có các đặc điểm của độ trễ ngọn lửa cao, thể tích ánh sáng và mức tiêu thụ thấp, và đã trở thành lựa chọn tốt nhất của vật liệu cách nhiệt cho các tế bào pin điện. Hiện tại, nó đã được thông qua bởi các doanh nghiệp pin và các nhà sản xuất xe năng lượng mới.
Các vật liệu chống cháy bằng gel không khí và vật liệu cách nhiệt được sử dụng giữa các lõi điện và nắp trên của mô -đun và gói. Thiết kế bảo mật chính ở cấp độ mô -đun là cách ly, điều đó có nghĩa là các đơn vị vấn đề được "chia và xử lý" thông qua sự cô lập. Đây là thiết kế cách nhiệt và phòng chống cháy của các mô -đun.
Quản lý chạy nhiệt của mô -đun chủ yếu phụ thuộc vào máy bay giữa các pin đơn. Airgel được gói gọn bởi PET và độ dẫn nhiệt tổng thể của nó là nhỏ, điều này cũng có thể trì hoãn việc truyền nhiệt giữa các monome. Bằng cách cách ly các tế bào có vấn đề riêng lẻ, nó có thể ngăn chặn tác động đến các tế bào monome khác, do đó đảm bảo sự an toàn của mức mô -đun pin.
3. Bảo vệ điện cho các trạm năng lượng lưu trữ năng lượng
Vùng bảo vệ cho các trạm năng lượng lưu trữ năng lượng: Phía DC được chia thành Vùng bảo vệ đơn vị lưu trữ năng lượng DC, vùng bảo vệ đơn vị kết nối DC và vùng hội tụ; Phía giao tiếp được chia thành vùng bảo vệ bộ lọc AC và vùng bảo vệ máy biến áp. Có các bộ phận chồng chéo giữa các khu vực được bảo vệ liền kề, đảm bảo rằng tất cả các thiết bị điện đều nằm trong phạm vi bảo vệ.
Việc phân chia các khu vực được bảo vệ có liên quan chặt chẽ đến cấu hình bảo vệ rơle. Một mặt, các loại thiết bị điện trong các khu vực được bảo vệ là khác nhau, và các đặc điểm của số lượng điện và không điện sau khi lỗi xảy ra cũng khác nhau;
Mặt khác, có sự khác biệt đáng kể trong sự phối hợp giữa các khu vực được bảo vệ liền kề tùy thuộc vào sự phân chia của các khu vực được bảo vệ. Do đó, cấu hình và phối hợp bảo vệ trạm điện lưu trữ năng lượng dựa trên phân vùng bảo vệ.
Cấu hình bảo vệ đơn vị lưu trữ năng lượng DC: Bảo vệ quá điện áp và bảo vệ dưới áp lực, bảo vệ nhiệt và bảo vệ quá dòng, bảo vệ tốc độ thay đổi điện áp và hiện tại, bảo vệ sạc; Cấu hình bảo vệ đơn vị kết nối DC: Được trang bị cầu chì, bộ ngắt mạch DC điện áp thấp, công tắc cách ly DC điện áp thấp và bảo vệ pin giữa nhịp. Đối với nhiều đơn vị lưu trữ năng lượng, các đơn vị kết nối DC nên được kết nối riêng biệt càng nhiều càng tốt để tránh mất nhiều năng lượng cung cấp năng lượng hơn trong trường hợp lỗi;
Cấu hình bảo vệ bộ chuyển đổi hai chiều (PCS): Bảo vệ quá áp bên đầu vào và đầu ra, bảo vệ quá tần số và bảo vệ tần số, phát hiện trình tự pha và bảo vệ, bảo vệ chống đảo, bảo vệ quá tải, bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch.
4. Quản lý nhiệt pin lithium
Để đáp ứng việc sử dụng bình thường bộ pin và thiết bị hỗ trợ trong điều kiện môi trường và điều kiện hệ thống của trang web dự án, thùng chứa phải chịu sự kiểm soát quản lý nhiệt thông qua các khía cạnh sau, chủ yếu bao gồm điều hòa không khí, thiết kế quản lý nhiệt, lớp cách nhiệt, v.v.
Sơ đồ điều khiển nhiệt độ bên trong thùng chứa như sau: nhiệt độ tại mỗi điểm đặt bên trong thùng chứa được theo dõi trong thời gian thực thông qua đầu dò nhiệt độ. Khi nhiệt độ tại điểm đặt cao hơn nhiệt độ khởi động của máy điều hòa không khí, máy điều hòa không khí vận hành chức năng làm mát và làm mát bên trong thùng chứa thông qua ống dẫn khí được thiết kế đặc biệt. Khi nhiệt độ đạt đến giới hạn thấp hơn của giá trị đã đặt, máy điều hòa không khí ngừng hoạt động.
Khi nhiệt độ điểm đặt thấp hơn nhiệt độ khởi động của máy điều hòa không khí, máy điều hòa không khí vận hành chức năng gia nhiệt và làm nóng phần bên trong của thùng chứa thông qua ống dẫn khí được thiết kế đặc biệt. Khi nhiệt độ đạt 15 độ, điều hòa không khí ngừng hoạt động.
Trong quá trình hoạt động của pin lithium, sự hiện diện của các phản ứng điện hóa bên trong và sự gia tăng nhiệt độ môi trường có thể làm tăng nhiệt độ bên trong của pin, làm trầm trọng thêm các phản ứng; Ở các vùng độ cao, nhiệt độ thấp của môi trường cũng có thể làm giảm tốc độ phản ứng bên trong pin.
Cái trước có thể dẫn đến bỏ chạy nhiệt, gây ra sự cố pin sớm và các vấn đề an toàn, trong khi cái sau cũng có thể làm giảm khả năng sạc và phóng điện của pin.
5. An toàn hỏa hoạn container
So với pin axit chì, pin lithium có cùng thể tích có mật độ cao hơn và lưu trữ nhiều năng lượng hơn. Sau khi phát nổ và đánh lửa, ngọn lửa của chúng tạo thành hình dạng phản lực và nhiệt độ của nguồn đánh lửa cao hơn. Đồng thời, họ cũng giải phóng một lượng lớn các loại khí độc hại và có hại, khiến chúng trở thành một mối nguy hiểm an toàn hơn.
Khi dập tắt một đám cháy pin lithium, điều quan trọng là phải dập tắt kịp thời bất kỳ ngọn lửa mở nào để ngăn lửa lan rộng nhanh chóng; Thứ hai, cần phải giảm tốc độ phản ứng chạy bộ nhiệt, do đó nhiệt được tạo ra bởi phản ứng chạy bộ nhiệt bên trong pin lithium có thể được giải phóng một cách có trật tự; Thứ ba, cần phải liên tục giảm nhiệt độ của pin lithium để tránh sự tái phát và lan truyền nhanh chóng các đám cháy pin lithium.
Các thiết bị phòng chống chữa cháy tích hợp trong các container thường áp dụng kiến trúc ba cấp, bao gồm cảnh báo sớm, báo động và hành động, các thiết bị hệ thống phòng cháy chữa cháy, bao gồm bộ điều khiển phát hiện, hộp điều khiển hỏa lực, chuông/đèn báo động ánh sáng, cảm biến phun nước và nhiệt độ và các thiết bị chữa cháy khí perfluorohexane.
Nguyên tắc cài đặt của bộ điều khiển phát hiện phải được chọn gần bộ pin và dựa trên cấu trúc thực tế của giá đỡ, không gian trên cùng trên tủ pin có thể được chọn để cài đặt. Thiết bị bình chữa cháy áp dụng loại bình chữa cháy heptafluoropropane và thiết bị chữa cháy aerosol. Trong số đó, kiểu perfluorohexane kiểu tủ được lắp đặt trong phòng pin và thiết bị loạt chống cháy tự động aerosol được lắp đặt trong phòng điện.
Container được trang bị một thiết bị chống cháy perfluorohexane. Khi cảm biến khói và cảm biến nhiệt độ phát hiện tín hiệu lỗi lửa ở nhiệt độ cao, thùng chứa có thể thông báo cho người dùng thông qua âm thanh và báo động ánh sáng và giao tiếp từ xa. Đồng thời, thiết bị pin lithium đang chạy có thể bị cắt. Sau 30 giây, thiết bị phòng cháy chữa cháy giải phóng khí perfluorohexane để dập tắt đám cháy. Một dấu hiệu nổi bật được yêu cầu trên cửa thoát hiểm bên trong thùng chứa: Vui lòng để lại container trong vòng 30 giây sau khi tín hiệu cảnh báo lửa phát ra âm thanh.
Thiết bị chống cháy tự động aerosol là một loại thiết bị chữa cháy bằng aerosol nóng mới, là một sản phẩm đột phá trong lĩnh vực phòng cháy chữa cháy với hiệu quả và độ tin cậy chống cháy cực cao.
Khi một đám cháy xảy ra, thiết bị dập lửa tự động của aerosol nóng lửa sẽ kích hoạt tác động của tác nhân chữa cháy thông qua việc bắt đầu hoặc cảm biến nhiệt độ, nhanh chóng tạo ra một lượng lớn các hạt rắn nanomet lớn và hỗn hợp khí trơ, hoạt động ở mọi góc của lửa theo kiểu dáng cao. Thông qua nhiều tác động của ức chế hóa học, làm mát vật lý và oxy pha loãng, lửa nhanh chóng và hiệu quả, và nó không độc hại đối với môi trường và nhân sự.