新しいエネルギー電力貯蔵、グリッドサイドエネルギー貯蔵、大規模なオフグリッド、マイクログリッドエネルギー貯蔵ステーションは、コンテナのエネルギー貯蔵を使用することが多く、コンテナ内に数万個のバッテリーセルが直列/平行に設置されています。
リチウムイオン電池の正と負の電極の間には薄い膜絶縁のみがあります。電気分離は、主に断熱材と電気スイッチに依存しています。断熱材は、高温で炭化し、導電性材料になる可能性があります。また、高電圧下で分離スイッチが分解される場合があります。パワーデバイススイッチングチューブは、逆の高電圧とサージの衝撃の下で異常に動作する場合があります。
特に過充電と過熱状態では、長期にわたる数千の充電および排出サイクルでは、バッテリーセルの短絡障害と局所的な制御の喪失を引き起こすことができます。バッテリーセルのいずれかに安全性の問題があり、事前に対処するための厳格な安全保護対策がない場合、システムに連鎖反応を引き起こし、爆発事故を起こす可能性があります。
断熱材と強度の増加、およびエネルギー貯蔵電力ステーションのために銅と鉄の壁を構築すると、エネルギー貯蔵電力ステーションの安全性の問題が解決する可能性がありますが、発電所のコストが増加し、エネルギー貯蔵の大規模なプロモーションと適用を助長しません。
コンテナ化されたエネルギー貯蔵の安全性の問題は、安全とコストの2つの重要な指標のバランスを包括的にバランスさせるために、システム設計、材料選択、セキュリティ設計などの複数の側面から対処する必要があります。
現在、エネルギー貯蔵発電所で採用されている主な安全技術と対策には、新しいモジュラーエネルギー貯蔵技術、エアロゲル断熱材、従来の電気保護、熱管理、効率的な火災安全システムが含まれます。
1。モジュラーエネルギー貯蔵技術
第1世代のリチウムバッテリーは、シリーズのバッテリーパックをクラスターに単純に接続し、第2世代のリチウムバッテリーは、第1世代のリチウム電池に基づいていくつかのインテリジェントバッテリー管理ユニットを追加しました。ただし、高DCバス電圧やバッテリー断熱リスク、クラスター間の不均一な放電電流、リチウムバッテリーシステムでカスケードバッテリーを混合できないなどの一連の問題は完全には解決できず、リチウムバッテリーの安全で安定した用途に関する疑問が生じます。
新しいモジュラーエネルギー貯蔵システムは、各バッテリーモジュールのBMSバッテリー管理システムに対応しています。電気的および物理的な二重分離、自動障害モジュールの出口、バッテリー絶縁障害警告などの複数の機能が装備されており、リチウム電池の安全性と信頼性が確保されています。このモジュールは、アクティブな電流共有に適応し、階層型のバッテリーとさまざまなブランドのバッテリーの混合をサポートし、段階的に拡張して数分で維持することができ、リチウムバッテリーの多くのアプリケーションの問題を一気に倒すことができます。
2。AEロジェル
Airgelは、ナノ多孔質ネットワーク構造を備えた一種の固体材料であり、細孔にガスのある分散培地で満たされています。それは世界で最も軽い固体です。 Airgelは、世界で最も軽い固体材料として認識されており、新世代の高効率省エネ熱断熱材です。 Airgelは、火炎遅延、軽量、消費量が少ないという特徴を持ち、電力バッテリーセル用の熱断熱材の最良の選択肢となっています。現在、バッテリーエンタープライズと新しいエネルギー車両メーカーによって採用されています。
エアジェルの耐火性と熱断熱材は、電気コアとモジュールとパックの上部カバーの間で使用されます。モジュールレベルでの主なセキュリティ設計は分離です。つまり、問題ユニットは分離によって「分割され、処理」されることを意味します。これは、モジュールの断熱と火災予防設計です。
モジュールの熱暴走管理は、主に単一のバッテリー間のエアロゲルに依存します。エアロゲルはPETによってカプセル化されており、その全体的な熱伝導率は小さく、モノマー間の熱伝達を遅らせる可能性があります。個々の問題のある細胞を分離することにより、他のモノマー細胞への影響を防ぎ、バッテリーモジュールレベルの安全性を確保できます。
3。エネルギー貯蔵電力ステーションの電気保護
エネルギー貯蔵電力ステーションの保護ゾーン：DC側は、DCエネルギー貯蔵ユニット保護ゾーン、DC接続ユニット保護ゾーン、および収束ゾーンに分割されます。通信側は、ACフィルター保護ゾーンと変圧器保護ゾーンに分かれています。隣接する保護エリアの間には重複する部品があり、すべての電気機器が保護範囲内にあることを保証します。
保護地域の分割は、リレー保護の構成と密接に関連しています。一方では、保護地域の電気機器の種類は異なり、障害が発生した後の電気量と非電気量の特性も異なります。
一方、保護地域の分割に応じて、隣接する保護地域間の調整には大きな違いがあります。したがって、エネルギー貯蔵発電所の保護の構成と調整は、保護ゾーニングに基づいています。
DCエネルギー貯蔵ユニット保護構成：過電圧と低電圧保護、熱保護と過電流保護、電圧と電流の変化速度保護、充電保護。 DC接続ユニット保護構成：ヒューズ、低電圧DC回路ブレーカー、低電圧DC分離スイッチ、およびミッドスパンバッテリー保護を装備しています。複数のエネルギー貯蔵ユニットの場合、DC接続ユニットを可能な限り個別に接続する必要があります。
双方向コンバーター（PCS）保護構成：入力および出力側の過電圧保護、過度の周波数保護、位相シーケンスの検出と保護、防止防止、過熱保護、過負荷および短絡保護。
4。リチウム電池の熱管理
プロジェクトサイトの環境条件とシステム動作条件下でのバッテリーパックとサポート機器の通常の使用を満たすために、コンテナは主に空調、熱管理設計、断熱層などを含む次の側面を介して熱管理制御にさらされます。熱管理システムは、コンテナ内の温度がバッテリーパックの通常の動作と電気機器の通常の動作を保証できることを保証します。
コンテナ内の温度制御スキームは次のとおりです。コンテナ内の各設定点の温度は、温度プローブを介してリアルタイムで監視されます。設定ポイントの温度がエアコンの設定開始温度よりも高い場合、エアコンは冷却機能を動作させ、特別に設計されたエアダクトを介して容器の内側を冷却します。温度が設定値の下限に達すると、エアコンの動作が停止します。
セットポイント温度がエアコンの設定開始温度よりも低い場合、エアコンは加熱機能を操作し、特別に設計されたエアダクトを介して容器の内部を加熱します。温度が15度に達すると、エアコンの動作が停止します。
リチウム電池の動作中、内部電気化学反応の存在と周囲温度の上昇により、バッテリーの内部温度が上昇し、反応が悪化します。高高度領域では、環境の低温はバッテリー内の反応速度も低下させる可能性があります。
前者は熱暴走につながり、早期のバッテリーの故障と安全性の問題を引き起こす可能性がありますが、後者はバッテリーの充電と排出能力と効率を低下させることもできます。
5。コンテナ火災安全
鉛蓄電池と比較して、同じ容量のリチウムバッテリーは密度が高く、より多くのエネルギーを保存します。爆発と点火後、それらの炎はジェット形状を形成し、イグニッション源の温度が高くなります。同時に、彼らはまた、大量の有毒ガスと有害ガスを放出し、より大きな安全性の危険になります。
リチウムバッテリー火災を消滅させるとき、火災が迅速に広がるのを防ぐために、開いた炎を迅速に消滅させることが重要です。第二に、リチウムバッテリー内の熱暴走反応によって生成される熱を整然と放出できるように、熱暴走反応の速度を減らす必要があります。第三に、リチウムバッテリー火災の再発と急速な拡散を避けるために、リチウム電池の温度を継続的に下げる必要があります。
コンテナ内の統合された防火装置は、多くの場合、検出コントローラー、火災制御ボックス、音と軽いアラームベル/ライト、温度および塩スプレーセンサー、パーフルオロヘキサンガス火災排出装置など、早期警告、アラーム、アクション、防火システムデバイスなど、3レベルのアーキテクチャを採用しています。
検出コントローラーの設置原理は、バッテリーパックの近くで選択する必要があり、ラックの実際の構造に基づいて、バッテリーキャビネットの上部スペースを設置のために選択できます。消火器デバイスは、キャビネットタイプのヘプタフルオロプロパン消火器とエアロゾル消火装置を採用しています。その中には、キャビネットスタイルのPerfluorohexaneがバッテリールームに設置されており、Aerosol自動火災消火シリーズデバイスが電気室に設置されています。
コンテナには、Perfluorohexane防火装置が装備されています。煙センサーと温度センサーが高温の火災障害信号を検出すると、コンテナは音と軽いアラームとリモート通信を通じてユーザーに通知できます。同時に、ランニングリチウムバッテリー機器を遮断することができます。 30秒後、防火装置はPerfluorohexaneガスを放出して火を消します。容器内の脱出ドアには顕著な適応症が必要です。火災警告信号が鳴ってから30秒以内に容器を残してください。
エアロゾル自動火災消火シリーズデバイスは、新しいタイプのホットエアロゾル消火装置であり、これは非常に高温の火災の効率と信頼性を備えた防火分野の画期的な製品です。
火災が発生すると、火災ホットエアロゾルの自動火災消滅装置は、電気開始または温度センシングの開始を介して消火剤の作用を引き起こし、大量のサブナノメートル固体粒子と不活性ガス混合物を迅速に生成します。化学的阻害、身体冷却、希釈酸素の複数の効果により、火は迅速かつ効率的に消滅し、環境と人員にとって毒性がありません。