Hatari za Upasuaji wa BESS ni Nini?

Hatari za Upasuaji wa BESS ni Nini?

Mfumo wa Kuhifadhi Nishati ya Betri (BESS) unapakia miradi ya watthu kwa saa za nishati katika eneo dogo. Unapoendelea kufanya kazi ndani ya vipengele vya ubunifu wake, unacharge na kutoa nishati kwa uaminifu kwa miaka mingi. Lakini wakati seli moja kati ya za mara nyingi katika raki inapokuwa katika hali ya kusimama kwa joto (thermal runaway), mchakato huo unaweza kuharibisha chombo chote kwa dakika chache. Ujenzi wa usalama wa BESS uliojengwa vizuri unatumia sahani nne za kujilinda zinazotokana moja na nyingine ili kupambana na hatari hii.

Sahani ya Kwanza: Ulinzi wa Selis ya Kina kwa Kutumia Mfumo wa Ushiriki wa Betri

Kila seli ya litium-ion katika mfumo wa uhifadhi wa nishati (BESS) ina kipindi cha usalama cha kufanya kazi kilichofafanuliwa na utaratibu, joto, na sasa. Mfumo wa usimamizi wa betri (BMS) unafuatilia kila seli kwa muda mfupi zaidi ya sekunde moja. Unapoitwa utaratibu wa seli kupita 4.25V wakati wa kuchakua—kioo ambacho hatari ya kuchakua litium na uwezekano wa ukatili wa ndani huongezeka—BMS hukagua mfumo wa ubadilishaji wa nguvu ili kupunguza au kukomesha sasa ya kuchakua kwa kilele hicho. Unapoitwa joto la seli kupita 60°C wakati wa kutumia nishati, BMS hupunguza uwezo wa kilele au hukatisha kabisa.

BMS inafuatilia hali ya afya kwa kulinganisha uwezo wa kweli na uwezo wa kichwa. Selili moja ambayo imepungua hadi 70% ya uwezo wa awali huunda joto zaidi kila mzunguko wa kuchakulia na kutumia kuliko selili yenye afya kwa sababu upinzani wake ndani umeongezeka. BMS huonyesha selili zinazohitajika kubadilishwa kabla ya kuwa hatari ya joto. Mifumo ya kisasa kutoka kwa watawala wenye uzoefu hutumia ongezeko la vipengele vya kusoma voltage na joto—vipele viwili vilivyotokana kwa kujitegemea kwa kila moduli ya selili—hivyo kushindikana kwa kipengele kimoja hakikwepo kuunda eneo la kuzorota.

Safu ya Pili: Usimamizi wa Joto na Ufungaji

Joto ni wakati mwingine dalili na sababu ya kushindwa. Kontena ya mfumo wa uhifadhi wa nishati (BESS) inayoshughulikia katika mazingira ya 40°C bila ukarabati wa kusimamia joto kutokana na uhamisho wa umeme (active cooling) itaona joto la ndani ya vikundi vya vituo (racks) kizima kwa 8–12°C zaidi ya joto la mazingira kwa sababu ya uhamisho wa umeme tu (charge-discharge cycling). Kufanya kazi kwa muda mrefu juu ya 35°C huongeza kuvuruga seli kwa kasi ya kuzidisha—kwa kiasi kikubwa kuzidisha kasi ya kuvuruga mara mbili kwa kila ongezeko la 10°C juu ya thamani ya kawaida. Mifumo ya kusimamia joto kwa maji (liquid cooling systems), yanayosambaza maji ya kusimamia joto kupitia vikundi vya baridi (cold plates) vinavyopatana moja kwa moja na kila kitengo (module), huyatunza tofauti ya joto kati ya seli moja na nyingine kwenye vikundi vyote kwa ±2°C. Mifumo ya kusimamia joto kwa hewa (air-cooled systems) yenye uhamisho wa kuvutia (forced convection) ni ya kutosha kwa uwekaji wa chini ya densiti, lakini huyapitisha tofauti kubwa za joto.

Ukifungwa kwa kimwili ndani ya rafu inazima kuenea kwa uhaki wa seli moja. Vipande vya chuma kati ya vitengo vinajaza na kusambaza joto lililofanyika mahali pake. Vipande vya kuzuia moto vilivyopimwa kwa muda wa angalau dakika 60 kulingana na IEC 62485-5 vinaweka ujio kati ya rafu za betri na viwanja vya umeme, transforma, na vifaa vya kugeuza umeme ndani ya chombo.

Safu ya Tatu: Ukingo wa Kupatikana na Kuzima Moto

Kutengua kwa joto huachilia ishara ya aerosoli maalum—mvuke wa elektroliti, monoksidi ya kaboni, na hydrogen—ambayo inaweza kupatikana kwa sensa zinazotumika hasa kwa kukagua gesi zinazoondoka kwa muda wa dakika 3–5 kabla ya seli kuondoa gesi au moto kuanza. Ukingo mapema unasababisha matendo matatu kwa wakati mmoja: kutenganisha umeme wa mfululizo uliopo, kuanzisha mfumo wa uvunaji wa hewa wa chombo ili kufuta gesi zenye uwezekano wa kuzima, na kuanzisha mfumo wa kuzima moto.

Wafuataji wa moto wa kwa njia ya aerosol hujaza ndani ya chombo kwa vifungo vya potasium ambavyo huwakilisha mchakato wa kuvutia moto kwenye kiwango cha molekuli bila kuachia mapara yanayoweza kuharibisha vifaa vya umeme. Kinyume na mfumo wa maji ya kuvutia moto, mfumo wa aerosol unafanya kazi vizuri kwenye moto wa aina ya B (moto wa likuidi ya elektroliti) na haikutengeneza njia za kushuka kwa umeme kupitia maji yaliyokusanyika. NFPA 855 inahitaji kwamba vituo vya BESS vilivyopita 50 kWh vinapaswa kuhifadhiwa kwa mfumo wa kuvutia moto wa kiotomatiki unaofaa kwa kemikali ya betri.

Safu ya Nne: Utofautishaji wa Umeme na Kutoa Uhusiano na Mtandao

Unapokuona hali ya kushindwa—kama vile ya joto, ya umeme, au ya kifungo—kiongozi cha mfumo wa uhifadhi wa nishati (BESS) huweka hatua ya kwanza ya ulinzi kwa kutoa umeme. Vifungo vya DC vinavyounganisha vituo vya betri na mfumo wa ubadilishaji wa nguvu vinafunguka. Pia, kifungo cha AC kwenye eneo la kuungana pamoja na mtandao hu funguka kwa pamoja, ikitoa mfumo wote wa uhifadhi wa nishati (BESS) kutoka kwa chanzo cha nishati (uchakavu kutoka mtandao) na kwenye mzigo. Utoaji wa umeme kwa njia ya galvanic unahindua sasa ya kushindwa kutenda kwa muda mrefu na inahakikisha kwamba wale wanaofika kwa ajili ya kusaidia wanapojitahidi kufikia chombo linachukua nishati iliyohifadhiwa tu ili kuchukua muda wa kupungua badala ya kushindwa cha umeme kilichotengenezwa kwa uongozi.

Kesi: Uwanjani wa BESS ya Viwanda Umepita Mchanga wa Mtandao

Uwanja wa uzalishaji katika Asia ya Kusini-Mashariki ulainisha mfumo wa uhifadhi wa nishati ya bateri (BESS) yenye uwezo wa miaka 2, kwa ajili ya kupunguza mizani ya juu na kutoa umeme wa msaada, uliotolewa na mtoa wa vifaa vya umeme vilivyofungwa pamoja kutoka Mkoa wa Liaoning, Uchina. Wakati wa tukio la kuvunjika kwa mtandao kwa njia isiyotarajwa, ambalo lilitengeneza mchanganuo wa dhahabu wa 2.7× wa thamani ya kawaida, mfumo wa usimamizi wa bateri (BMS) uligundua kuwa umeme ulikuwa mizinga ndani ya milisekunde 4, na kumwagwa mchanganyiko wa DC kabla ya mchanganuo ukifika kwenye seli za bateri. Mstari wa uzalishaji wa uwanja ulendelea kufanya kazi kwa umeme wa BESS kwa dakika 22 wakati mtandao ulikuwa ukisimama. Uchunguzi baada ya tukio ulionyesha kwamba hakuna harabu ya seli yoyote, ikiwa imeuhakikishwa na rekodi za hali ya afya (state-of-health) za BMS.

Maswali Yanayoulizwa Marahaba

Kipindi gani cha joto ni salama kwa uendeshaji wa BESS?

Seli za lithi ya chuma na fosfati (LFP) zinaweza kufanya kazi salama kati ya -20°C na 60°C kwa kutoa umeme, na kati ya 0°C na 45°C kwa kujaza. Kufanya kazi nje ya vipindi hivi vinaongeza harakati ya uvimbe. Usimamizi wa joto unaofanya kazi (active thermal management) unahakikisha kwamba seli zinabaki ndani ya kipindi cha optimali cha 15–35°C kwa maisha ya mzunguko ya juu zaidi.

BMS inagundua jinsi gani ya kufeli kwa seli kabla ya kutokea?

BMS inaangalia upungufu wa voltage chini ya mzigo, mwenendo wa uwezekano wa kuingia ndani, na tofauti ya voltage kati ya seli. Selii ambayo uwezekano wake wa kuingia ndani umepanda zaidi ya 30% kutoka kwa thamani ya msingi, au ambayo voltage yake inatofautiana zaidi ya 100 mV kutoka kwa wastani wa string, huchukua alama ya kuwa na hatari.

Mifumo ya kupanga moto kwa kutumia aerosoli ni salama kwa BESS?

Ndiyo. Mifumo ya aerosoli yanayotumia wakala wa potasiamu yameidhinishwa hasa kwa ajili ya moto za bateri za lithium-ion kulingana na mahitaji ya mtihani wa UL 9540A. Hayachangia nyenzo ambazo yanaweza kusababisha umeme, na hayajengeneza hatari za umeme ambazo mifumo inayotumia maji huweza kusababisha.

Umbali mdogo wa kujitenga kati ya vituo vya BESS ni ngapi?

NFPA 855 inahitaji umbali wa chini ya 3 feet (0.9 mita) kati ya vituo vya BESS au kati ya kituo cha BESS na jengo lenye watu. Vituo vikubwa zaidi vya BESS vinavyozidi 250 kWh wanaweza kuhitaji umbali mkubwa zaidi kulingana na mabadiliko ya kanuni za moto za eneo.

Mifumo ya usalama ya BESS inapaswa kujaribiwa mara ngapi?

Kupima kwa kila mwaka kinafaa kufanyika kwa usahihi wa voltage na joto la BMS. Kazi ya mfumo wa kuzima moto inapaswa kupimwa mara mbili kwa mwaka kwa kutumia taratibu za mtengenezaji. Kupima uwezo wa kupungua kikamilifu kwa kila rukwama unapendekezwa kila miaka miyaya.

Je, BESS inaweza kuwekwa salama katika jengo linalotumika?

Ndio, kwa kutumia mfumo wa kuzuia na uvutaji wa hewa kwa kifashio cha IFC 1206 na NFPA 855. Kemikali ya LFP inapendelewa kwa wekeweko ndani ya jengo kwa sababu ya joto la kuanza kwa kuvuruga kwa joto la juu zaidi kuliko ya NMC. Watoa huduma kama Sinotech Group wana toleo la BESS linaloandaliwa hasa kwa wekeweko ndani ya jengo.