Mis on BESS-i ohutuskaitsemeetmed?

Mis on BESS-i ohutuskaitsemeetmed?

Akuenergia salvestussüsteem (BESS) paigutab megavatt-tundides mõõdetava energiakoguse piiratud ruumala sisse. Kui süsteem töötab projekteeritud parameetrite piires, laeb ja tühjendab see usaldusväärselt aastaid. Kui üksainus aku element sadade elementide rihmas siseneb soojuslikku lähtumisse, võib ahelreaktsioon hävitada terve konteineri minutite jooksul. Õigesti projekteeritud BESS-i turvalisusarhitektuur käsitleb seda riski nelja sõltumatu kaitsekihi abil.

Esimene kiht: Rakutaseme kaitse akuhaldussüsteemi kaudu

Iga liitiumioonilise akutüki ohutu tööpiirkond BESS-is on määratletud pinge, temperatuuri ja vooluga. Akude juhtimissüsteem (BMS) jälgib iga akutükki allsekundiliste intervallidega. Kui akutüki pinge laadimisel ületab 4,25 V – st piiri, millest kõrgemal suureneb liitiumi plaatumise ja sisemise lühisühenduse oht – annab BMS võimsuskonversioonisüsteemile käsu vähendada või seiskada laadimisvool seda rida. Kui akutüki temperatuur tõuseb laadimata olekus üle 60 °C, vähendab BMS selle rea võimsust või katkestab selle täielikult.

BMS jälgib tervise seisundit, võrdledes tegelikku mahutavust nimimahutavusega. Rakumoodul, mille mahutavus on langenud 70% -ni algsest väärtusest, teeb iga laadimis- ja tühjenemistsükli ajal rohkem soojust kui tervislik rakumoodul, sest selle sisemine takistus on tõusnud. BMS tuvastab asendamisele kuuluva rakumooduli enne, kui see muutub soojusohuks. Kaasaegsed süsteemid kogemustega integratsioonifirmadelt kasutavad soojusjuhtimise ja kontrollimise tagamiseks kahekordset pinge- ja temperatuurisensoreid – iga rakumooduli kohta kaks sõltumatut sensorit – nii et ühe sensori rike ei teki andmete puudumise tõttu nurga all.

Teine kiht: Soojusjuhtimine ja piiramine

Soe on nii rike kui ka põhjus. BESS-konteiner, mis töötab 40 °C ümbruskonna temperatuuril ilma aktiivse jahutuseta, kogeb laadimise ja tühjendamise tsüklite tõttu sisemiste riiulite temperatuuri tõusu 8–12 °C ümbruskonna temperatuurist. Pikaajaline töö üle 35 °C kiirendab akurakendite degradatsiooni eksponentsiaalselt – iga 10 °C temperatuuri tõus niminaalsest väärtusest kahekordistab umbes degradatsiooni kiirust. Vedelikujahutussüsteemid, mis ringlavad jahutusvedelikku külmplaatidel, mis on otseses kokkus puutumises igas moodulis, säilitavad rakendite vahelise temperatuuri erinevuse kogu riiulil ±2 °C piires. Õhujahutussüsteemid sunnitud konvektsiooniga sobivad väiksema tihedusega paigaldustele, kuid lubavad laiemaid temperatuuri gradienti.

Füüsiline paigutus rihmas takistab üksikrakus toimuvat rikest, et see leviks edasi. Terasest eraldusplaatid moodulite vahel neelavad ja lagundavad kohalikku soojust. Tulekindlad takistused, mille tulekindlus on vähemalt 60 minutit vastavalt standardile IEC 62485-5, eraldavad akurihmad võimsuselektroniikast, transformaatoritest ja lülitusseadmetest konteineris.

Kolmas kiht: tule avastamine ja tõrje

Termiline läbikäigus tekib iseloomulik aerosooli signaal – elektrolüüdi aur, süsinikmonoksiid ja vesinik –, mida saab tuvastada spetsiaalsete gaasianalüsaatoritega 3–5 minutit enne seda, kui rakus ilmnevad gaasiväljumine või leegid. Varajane avastamine käivitab kolm samaaegset tegevust: elektrilise ühenduse katkestamine puudutatud rühma puhul, konteineri ventilatsioonisüsteemi aktiveerimine plahvatusohtlike gaaside eemaldamiseks ning tõrjesüsteemi käivitamine.

Aerosoolpõhised tulekustutusained täidavad konteineri sisemuse kaaliumipõhiste osakestega, mis katkestavad põlemisahela reaktsiooni molekulaarsel tasandil ilma elektroonikat kahjustava jäägita. Veepõhiste sprinkleritega võrreldes on aerosoolsüsteemid tõhusad klassi B (vedel elektrolüüt) tulekorral ja ei loo lõhkevaid kortseeritusi kogunenud veepiiskade teel. NFPA 855 nõuab, et 50 kWh ületavate BESS-i paigalduste korral kasutatakse automaatselt toimivat tulekustutussüsteemi, mis sobib akutüübi keemiaga.

Neli: Elektriline isoleerimine ja võrgust lahtikobunemine

Kui BESS-i juhtseade tuvastab veakorralduse — soojusliku, elektrilise või struktuurilise — on esimene kaitsetegevus alati elektriline isoleerimine. Püsivvoolu poole kontaktorid avanevad akupakkide riiulite ja võimsuse teisendussüsteemi vahel. Samal ajal avaneb võrguga ühendatud ühispunkti vahelduvvoolu katkestaja, eraldades kogu BESS-i nii energiavaru (võrgust laadimine) kui ka koorma poolt. See galvaaniline isoleerimine takistab veavoolu levikut ja tagab, et esmaabi meeskond, kes lähenemist konteinerile alustab, silmitsi seisab ainult vähenema hakanud salvestatud energiaga ning mitte aktiivselt toetatava elektriveaga.

Juhtum: tööstusliku BESS-i paigaldus talub võrgusurge'i

Tööstusettevõte Lõuna-Aasias paigaldas 2 MWh suuruse BESS-i koormustipu vähendamiseks ja varuenergiaks; süsteem osteti integreeritud elektriseadmete tarnijalt Liaonist, Hiinast. Kui toimus planeerimata võrgu taasühendus, mis tekitas 2,7-kordse nimipingetrüüki, tuvastas BMS ülepinge 4 millisekundi jooksul ja lülitas DC-kontaktoreid enne, kui ülekoormus jõudis akupankadesse. Ettevõtte tootmisliin jätkas tööd BESS-i poolt toodetava energiaga 22 minutit, kuni võrk stabiliseerus. Pärast sündmust tehtud inspektsioonil ei tuvastatud ühtegi akuraku kahjustust, mida kinnitas BMS-i terviseseisundi logid.

Tavaliselt esinevad küsimused

Milline temperatuurivahemik on BESS-i tööks ohutu?

Liitium-raudfosfaadi (LFP) rakud töötavad ohutult -20 °C kuni 60 °C ulatuses laadimisel ning 0 °C kuni 45 °C ulatuses laadimisel. Töötamine nendest vahemikest väljas kiirendab degradatsiooni. Aktiivne soojusjuhtimine hoiab rakud optimaalses 15–35 °C temperatuurivahemikus maksimaalse tsükkeliku eluea saavutamiseks.

Kuidas tuvastab BMS põhjustatud raku valesti?

BMS jälgib koormuse all toimuvat pinge langust, sisemise takistuse muutumist ja rakendite vahelist pingekõrvalekaldumist. Hoiatus aktiveerub siis, kui ühe rakusisemine takistus on suurenenud enam kui 30% algväärtusest või kui selle pinge erineb rida keskmisest rohkem kui 100 mV.

Kas aerosoolpõhised tulekustutussüsteemid on ohutud akupankade jaoks?

Jah. Kaliumpõhiste ainete kasutavad aerosoolpõhised süsteemid on spetsiaalselt valideeritud liitiumioonakude tulega vastavalt UL 9540A testimisnõuetele. Need ei jätka juhtivat jääki ja ei teki elektrihäireid, mida tekivad veepõhised süsteemid.

Mis on akupankade konteinerite vähim eralduskaugus?

NFPA 855 nõuab akupankade konteinerite vahel või akupankade konteineri ja elamisruumide vahel vähimat kaugust 0,9 meetrit (3 jalga). Suuremad paigaldused, mille maht ületab 250 kWh, võivad nõuda suuremat eralduskaugust vastavalt kohalikele tuletõrjeeeskirjade muudatustele.

Kui sageli tuleb akupankade ohutussüsteeme testida?

BMS pinge ja temperatuuri kalibreerimist tuleb kontrollida iga aasta järel. Tulekustutussüsteemi töökindlust tuleb testida poolaastaselt tootja protokolli kohaselt. Täielikku laadimisvõimsuse testimist riiuli tasandil soovitatakse iga 2 aasta järel.

Kas BESS-i saab turvaliselt paigaldada elatud hoonetesse?

Jah, vastavalt IFC 1206 ja NFPA 855 nõuetele sobiva mahutus- ja ventilatsioonisüsteemiga. LFP-keemia on eelistatud siseinstallatsioonide jaoks, kuna selle soojusliku lähtumise alguspunkt on kõrgem kui NMC-l. Ettevõtted nagu Sinotech Group pakuvad BESS-i konfiguratsioone, mis on spetsiaalselt projekteeritud sisekasutuseks.