Nuova conservazione dell'energia energetica, accumulo di energia laterale della rete, alimentazione di accumulo di energia su griglia su larga scala e microgrid usano spesso lo stoccaggio di energia containerizzato, con decine di migliaia di celle a batteria installate in serie/parallele all'interno del contenitore.
C'è solo un sottile isolamento a membrana tra gli elettrodi positivi e negativi delle batterie agli ioni di litio. L'isolamento elettrico si basa principalmente su materiali di isolamento e interruttori elettrici. I materiali di isolamento possono carbonizzare ad alte temperature e diventare materiali conduttivi. Gli interruttori di isolamento possono anche rompersi in alta tensione. I tubi di commutazione del dispositivo di alimentazione possono anche condurre anormalmente sotto un'impatto inversa ad alta tensione e aumento.
Nel lungo termine migliaia di cicli di carica e scarica, in particolare nello stato di sovraccarico e surriscaldamento, è possibile causare guasti a corto circuito e perdita di controllo locale nelle celle della batteria. Se una delle celle della batteria ha un problema di sicurezza e non esiste una dura misura di protezione della sicurezza per affrontarlo in anticipo, può causare una reazione a catena nel sistema, con conseguente incidente di esplosione.
L'aumento dei materiali di isolamento e la resistenza e la costruzione di una parete di rame e ferro per le centrali elettriche di accumulo di energia, può risolvere i problemi di sicurezza delle centrali elettriche di accumulo di energia, ma aumenterà il costo delle centrali elettriche e non favoriscono la promozione su larga scala e l'applicazione della conservazione dell'energia.
I problemi di sicurezza dello stoccaggio di energia containerizzati devono essere affrontati da molteplici aspetti come la progettazione del sistema, la selezione dei materiali e la progettazione di sicurezza, al fine di bilanciare in modo completo i due importanti indicatori di sicurezza e costi.
Allo stato attuale, le principali tecnologie e misure di sicurezza adottate dalla centrale elettrica di accumulo di energia includono: la nuova tecnologia di accumulo di energia modulare, i materiali di isolamento airgel, la protezione elettrica tradizionale, la gestione termica e i sistemi di sicurezza antincendio efficienti.
1. Tecnologia di accumulo di energia modulare
La prima generazione di batterie al litio ha semplicemente collegato i pacchetti di batterie in serie in cluster, mentre la seconda generazione di batterie al litio ha aggiunto alcune unità di gestione delle batterie intelligenti sulla base della prima generazione di batterie al litio. Tuttavia, una serie di problemi come l'alta tensione del bus CC e il rischio di isolamento della batteria, la corrente di scarica irregolare tra i cluster e l'incapacità di mescolare batterie a cascata nei sistemi di batterie al litio non possono essere completamente risolte, il che solleva domande sulla sicurezza e stabile di batterie al litio.
Il nuovo sistema di accumulo di energia modulare corrisponde a un sistema di gestione della batteria BMS per ciascun modulo batteria. È dotato di molteplici funzioni come l'isolamento a doppia e fisica, l'uscita del modulo di guasto automatico e l'avviso di guasto dell'isolamento della batteria, garantendo la sicurezza e l'affidabilità delle batterie al litio. Il modulo si adatta alla condivisione attivo di corrente, supporta la miscelazione di batterie gerarchiche e diverse marchi di batterie e può essere ampliato in fasi e mantenuto in pochi minuti, risolvendo molti problemi di applicazione delle batterie al litio in un colpo fall.
2. AeRogel
Airgel è una specie di materiale solido con una struttura di rete porosa nano e riempito con mezzo di dispersione gassosa nei pori. È il solido più leggero del mondo. Airgel è riconosciuto come materiale solido più leggero del mondo ed è una nuova generazione di materiale di isolamento termico ad alta efficienza. Airgel ha le caratteristiche della ritardo di fiamma elevata, del volume della luce e del basso consumo ed è diventato la migliore scelta di materiali di isolamento termico per le celle della batteria di alimentazione. Allo stato attuale, è stato adottato da batterie e nuovi produttori di veicoli energetici.
I materiali antincendio del gel d'aria e dell'isolamento termico vengono utilizzati tra i nuclei elettrici e il coperchio superiore del modulo e il pacchetto. Il principale progetto di sicurezza a livello di modulo è l'isolamento, il che significa che le unità problematiche sono "divise e trattate" attraverso l'isolamento. Questo è il design dell'isolamento e della prevenzione del fuoco dei moduli.
La gestione termica in fuga del modulo dipende principalmente da Airgel tra le singole batterie. L'Airgel è incapsulato dal PET e la sua conducibilità termica complessiva è piccola, il che può benissimo ritardare il trasferimento di calore tra i monomeri. Isolando le singole celle problematiche, può prevenire l'impatto su altre celle monomeriche, garantendo così la sicurezza del livello del modulo della batteria.
3. Protezione elettrica per le centrali elettriche di accumulo di energia
Zone di protezione per le centrali elettriche di accumulo di energia: il lato CC è diviso nella zona di protezione dell'unità di accumulo di energia CC, nella zona di protezione dell'unità di connessione CC e nella zona di convergenza; Il lato della comunicazione è diviso in una zona di protezione del filtro CA e una zona di protezione del trasformatore. Esistono parti sovrapposte tra le aree protette adiacenti, garantendo che tutte le apparecchiature elettriche rientrassero nel raggio di protezione.
La divisione delle aree protette è strettamente correlata alla configurazione della protezione del relè. Da un lato, anche i tipi di apparecchiature elettriche nelle aree protette sono diversi e anche le caratteristiche delle quantità elettriche e non elettriche dopo che si verificano guasti sono diverse;
D'altra parte, vi sono differenze significative nel coordinamento tra le aree protette adiacenti a seconda della divisione delle aree protette. Pertanto, la configurazione e il coordinamento della protezione della centrale elettrica di accumulo di energia si basano sulla suddivisione in zone della protezione.
Configurazione della protezione dell'unità di accumulo di energia CC: protezione da sovratensione e sottotensione, protezione termica e protezione da sovracorrente, protezione della tensione e della variazione di variazione di corrente, protezione da ricarica; Configurazione di protezione dell'unità di connessione CC: dotato di fusibili, interruttori CC a bassa tensione, interruttori di isolamento CC a bassa tensione e protezione della batteria a medio percorso. Per più unità di accumulo di energia, le unità di connessione DC dovrebbero essere collegate separatamente il più possibile per evitare di perdere più capacità di alimentazione in caso di guasti;
Convertitore bidirezionale (PCS) Configurazione di protezione: protezione della sovratensione della sovratensione di ingresso e output, sovrapprequenza e protezione della frequenza inferiore, rilevamento e protezione delle sequenze di fase, protezione anti -isola, protezione del surriscaldamento, sovraccarico e protezione del circuito corto.
4. Gestione termica delle batterie al litio
Al fine di soddisfare il normale utilizzo del pacco batteria e delle apparecchiature di supporto nelle condizioni ambientali e le condizioni operative del sistema del sito del progetto, il contenitore è soggetto al controllo della gestione termica attraverso i seguenti aspetti, principalmente tra cui l'aria condizionata, la progettazione di gestione termica, il livello di isolamento, ecc. Il sistema di gestione termica garantisce che la temperatura all'interno del contenitore possa garantire il normale funzionamento del pacco di batteria e
Lo schema di controllo della temperatura all'interno del contenitore è il seguente: la temperatura in ciascun set point all'interno del contenitore viene monitorata in tempo reale attraverso una sonda di temperatura. Quando la temperatura nel set point è superiore alla temperatura di avvio impostata del condizionatore d'aria, il condizionatore d'aria funziona la funzione di raffreddamento e raffredda l'interno del contenitore attraverso un dotto d'aria appositamente progettato. Quando la temperatura raggiunge il limite inferiore del valore impostato, il condizionatore d'aria smette di funzionare.
Quando la temperatura del set point è inferiore alla temperatura di avvio impostata del condizionatore d'aria, il condizionatore d'aria funziona la funzione di riscaldamento e riscalda l'interno del contenitore attraverso un dotto d'aria appositamente progettato. Quando la temperatura raggiunge i 15 gradi, il condizionatore d'aria smette di funzionare.
Durante il funzionamento delle batterie al litio, la presenza di reazioni elettrochimiche interne e l'aumento della temperatura ambiente possono aumentare la temperatura interna della batteria, esacerbando le reazioni; Nelle regioni ad alta quota, la bassa temperatura dell'ambiente può anche ridurre la velocità di reazione all'interno della batteria.
Il primo può portare alla fuga termica, causando problemi prematuri della batteria e problemi di sicurezza, mentre il secondo può anche ridurre le capacità di ricarica e scarico della batteria e l'efficienza.
5. Sicurezza antincendio del contenitore
Rispetto alle batterie al piombo-acido, le batterie al litio dello stesso volume hanno una densità maggiore e conservano più energia. Dopo la detonazione e l'accensione, le loro fiamme formano una forma a getto e la temperatura della sorgente di accensione è più alta. Allo stesso tempo, rilasciano anche una grande quantità di gas tossici e dannosi, rendendoli un maggiore pericolo per la sicurezza.
Quando si spegne un incendio a batteria al litio, è importante estinguere prontamente eventuali fiamme aperte per impedire che l'incendio si diffonda rapidamente; In secondo luogo, è necessario ridurre la velocità di reazione in fuga termica, in modo che il calore generato dalla reazione in fuga termica all'interno della batteria al litio possa essere rilasciato in modo ordinato; In terzo luogo, è necessario ridurre continuamente la temperatura delle batterie al litio per evitare la recidiva e la rapida diffusione degli incendi della batteria al litio.
I dispositivi di protezione antincendio integrati nei contenitori spesso adottano un'architettura a tre livelli, tra cui dispositivi di avvertimento, allarme e azione precoce, dispositivi del sistema di protezione antincendio, compresi i controller di rilevamento, le scatole di controllo del fuoco, le campane/le luci della sveglia e la luce del suono, i sensori di temperatura e salino e i dispositivi di estinguere per il fuoco per il gas.
Il principio di installazione del controller di rilevamento deve essere selezionato vicino al pacco batteria e, in base alla struttura effettiva del rack, è possibile scegliere lo spazio superiore sull'armadio della batteria. Il dispositivo di estintore di incendio adotta il tipo di estintore e il dispositivo di estinzione antincendio di Eptafropropane di tipo Gabinet. Tra questi, il perfluoroesano in stile mobile è installato nella sala batteria e il dispositivo di serie di estinzione automatica aerosol è installato nella stanza elettrica.
Il contenitore è dotato di un dispositivo di protezione antincendio perfluoroesano. Una volta che il sensore di fumo e il sensore di temperatura rilevano un segnale di guasto al fuoco ad alta temperatura, il contenitore può avvisare l'utente attraverso la sveglia e la luce della luce e la comunicazione remota. Allo stesso tempo, l'attrezzatura a batteria al litio in esecuzione può essere tagliata. Dopo 30 secondi, il dispositivo di protezione antincendio rilascia gas perfluoroesano per spegnere l'incendio. È richiesta un'indicazione di spicco sulla porta di fuga all'interno del contenitore: si prega di lasciare il contenitore entro 30 secondi dopo che il segnale di avvertimento del fuoco suona.
Il dispositivo della serie di estinzione automatica aerosol è un nuovo tipo di dispositivo di estinzione antincendio aerosol caldo, che è un prodotto rivoluzionario nel campo della protezione antincendio con efficienza e affidabilità estinguenti alti alti.
Quando si verifica un incendio, il dispositivo automatico di estinzione del fuoco dell'aerosol caldo incendio innesca l'azione dell'agente di estinzione dell'incendio attraverso l'avvio elettrico o l'avvio del rilevamento della temperatura, producendo rapidamente una grande quantità di particelle solide subnometriche e una miscela di gas inerte, che agisce su ogni angolo dell'incendio in un manico tridimensionale completamente sottoposto alla forma di fumo ad alta concentrazione. Attraverso molteplici effetti dell'inibizione chimica, del raffreddamento fisico e dell'ossigeno diluito, l'incendio si estingue in modo rapido ed efficiente ed è non tossico per l'ambiente e il personale.