Yeni enerji gücü depolama, ızgara yan enerji depolama, büyük ölçekli ızgara ve mikrogrid enerji depolama enerji istasyonları genellikle konteyner enerji depolama kullanır, konteyner içinde seri/paralel olarak on binlerce pil hücresi monte edilir.
Lityum-iyon pillerin pozitif ve negatif elektrotları arasında sadece ince bir membran yalıtım vardır. Elektrik izolasyonu esas olarak yalıtım malzemelerine ve elektrik anahtarlarına dayanır. Yalıtım malzemeleri yüksek sıcaklıklarda karbonize edilebilir ve iletken malzemeler olabilir. İzolasyon anahtarları da yüksek voltaj altında parçalanabilir. Güç cihazı anahtarlama tüpleri ayrıca ters yüksek voltaj ve dalgalanma etkisi altında anormal olarak yapabilir.
Uzun süreli binlerce şarj ve deşarj döngüsünde, özellikle aşırı şarj ve aşırı ısınma durumunda, pil hücrelerinde kısa devre hatalarına ve yerel kontrol kaybına neden olmak mümkündür. Pil hücrelerinden herhangi birinin bir güvenlik sorunu varsa ve önceden bununla başa çıkmak için katı bir güvenlik koruma önlemi yoksa, sistemde bir zincir reaksiyona neden olabilir ve bu da bir patlama kazasına neden olabilir.
Yalıtım malzemelerinin ve mukavemetin arttırılması ve enerji depolama enerji istasyonları için bir bakır ve demir duvar inşa etmesi, enerji depolama elektrik santrallerinin güvenlik sorunlarını çözebilir, ancak elektrik santrallerinin maliyetini artıracak ve büyük ölçekli tanıtım ve enerji depolama uygulamasına elverişli olmayacaktır.
Kapsayıcı enerji depolama alanının güvenlik sorunlarının, güvenlik ve maliyetin iki önemli göstergesini kapsamlı bir şekilde dengelemek için sistem tasarımı, malzeme seçimi ve güvenlik tasarımı gibi birçok yönden ele alınması gerekir.
Şu anda, Enerji Depolama Enerjisi İstasyonu tarafından benimsenen ana güvenlik teknolojileri ve önlemleri şunlardır: yeni modüler enerji depolama teknolojisi, Airgel Yalıtım Malzemeleri, Geleneksel Elektrik Koruması, Termal Yönetim ve Verimli Yangın Güvenliği Sistemleri.
1. Modüler Enerji Depolama Teknolojisi
Birinci nesil lityum piller, pil paketlerini seri olarak kümelere bağlarken, ikinci nesil lityum piller, birinci nesil lityum piller temelinde bazı akıllı pil yönetim üniteleri ekledi. Bununla birlikte, yüksek DC veri yolu voltajı ve pil yalıtım riski, kümeler arasındaki eşit olmayan deşarj akımı ve lityum pil sistemlerindeki basamaklı pilleri karıştıramama gibi bir dizi problem, lityum pillerin güvenli ve kararlı uygulaması hakkında sorular ortaya çıkaran tamamen çözülemez.
Yeni modüler enerji depolama sistemi, her pil modülü için bir BMS pil yönetim sistemine karşılık gelir. Lityum pillerin güvenliğini ve güvenilirliğini sağlayan elektrik ve fiziksel ikili izolasyon, otomatik fay modülü çıkışı ve pil yalıtım arızası uyarısı gibi birçok işlevle donatılmıştır. Modül aktif akım paylaşımına uyum sağlar, hiyerarşik pillerin ve farklı pil markalarının karıştırılmasını destekler ve aşamalarda genişletilebilir ve birkaç dakika içinde korunabilir, lityum pillerin birçok uygulama problemini tek bir düştü.
2. AErogel
Airgel, nano gözenekli ağ yapısına sahip bir tür katı malzemedir ve gözeneklerde gaz halindeki dispersiyon ortamı ile doldurulur. Dünyanın en hafif katı. Airgel, dünyanın en hafif katı malzemesi olarak kabul edilmektedir ve yeni nesil yüksek verimli enerji tasarruflu termal yalıtım malzemesidir. Airgel, yüksek alev geciktirme, ışık hacmi ve düşük tüketim özelliklerine sahiptir ve güç pil hücreleri için en iyi termal yalıtım malzemeleri seçimi haline gelmiştir. Şu anda pil işletmeleri ve yeni enerji aracı üreticileri tarafından benimsenmiştir.
Hava jeli yangın ve ısı yalıtım malzemeleri, elektrik çekirdekleri ile modülün üst kapağı ile paket arasında kullanılır. Modül seviyesindeki ana güvenlik tasarımı izolasyondur, yani problem birimlerinin izolasyon yoluyla "bölünmesi ve işlenmesi" anlamına gelir. Bu, modüllerin yalıtım ve yangın önleme tasarımıdır.
Modülün termal kaçak yönetimi esas olarak tek piller arasındaki airgel'e bağlıdır. Airgel PET tarafından kapsüllenir ve genel termal iletkenliği küçüktür, bu da monomerler arasındaki ısı transferini iyi geciktirebilir. Bireysel sorunlu hücreleri izole ederek, diğer monomer hücreler üzerindeki etkiyi önleyerek pil modülü seviyesinin güvenliğini sağlayabilir.
3. Enerji depolama enerji istasyonları için elektrik koruması
Enerji Depolama Güç İstasyonları için Koruma Bölgeleri: DC tarafı DC Enerji Depolama Birimi Koruma Bölgesi, DC Bağlantı Ünitesi Koruma Bölgesi ve Yakınsama Bölgesi; İletişim tarafı bir AC filtresi koruma bölgesine ve bir transformatör koruma bölgesine ayrılır. Bitişik korumalı alanlar arasında örtüşen parçalar vardır, bu da tüm elektrikli ekipmanların koruma aralığında olmasını sağlar.
Korunan alanların bölünmesi, röle korumasının konfigürasyonu ile yakından ilişkilidir. Bir yandan, korunan alanlardaki elektrikli ekipman türleri farklıdır ve hatalar ortaya çıktıktan sonra elektrik ve elektrik dışı miktarların özellikleri de farklıdır;
Öte yandan, korunan alanların bölünmesine bağlı olarak bitişik korunan alanlar arasındaki koordinasyonda önemli farklılıklar vardır. Bu nedenle, enerji depolama güç istasyonu korumasının konfigürasyonu ve koordinasyonu koruma imarına dayanmaktadır.
DC Enerji Depolama Birimi Koruma Konfigürasyonu: Aşırı Gerilim ve Yetersiz Gerilim Koruması, Termal Koruma ve Aşırı Akım Koruması, Voltaj ve Akım Değişim Oranı Koruması, Şarj Koruması; DC Bağlantı Ünitesi Koruma Konfigürasyonu: Sigortalar, düşük voltajlı DC devre kesiciler, düşük voltajlı DC izolasyon anahtarları ve orta açıklık pil koruması ile donatılmıştır. Birden fazla enerji depolama birimi için, DC bağlantı birimleri, hatalar durumunda daha fazla güç kaynağı kapasitesini kaybetmemek için mümkün olduğunca ayrı olarak bağlanmalıdır;
Çift yönlü dönüştürücü (PCS) Koruma konfigürasyonu: Giriş ve çıkış tarafı aşırı gerilim koruması, aşırı frekans ve düşük frekans koruması, faz sekansı algılama ve koruma, ada anti -ısınma koruması, aşırı ısınma koruması, aşırı yük ve kısa devre koruması.
4. Lityum pillerin termal yönetimi
Pil paketinin normal kullanımını karşılamak ve proje sahasının çevre koşulları ve sistem çalışma koşulları altında destekleyici ekipmanları karşılamak için konteyner, esas olarak klima, termal yönetim tasarımı, yalıtım katmanı vb. Dahil olan aşağıdaki yönlerde termal yönetim kontrolüne tabi tutulur. Termal yönetim sistemi, konteyner içindeki sıcaklığın pil paketinin normal çalışmasını garanti edebilmesini sağlar.
Kabın içindeki sıcaklık kontrol şeması aşağıdaki gibidir: Kabın içindeki her ayar noktasındaki sıcaklık, bir sıcaklık probu ile gerçek zamanlı olarak izlenir. Ayar noktasındaki sıcaklık, klimanın set başlangıç sıcaklığından daha yüksek olduğunda, klima soğutma fonksiyonunu çalıştırır ve özel olarak tasarlanmış bir hava kanalı ile kabın içini soğutur. Sıcaklık ayarlanan değerin alt sınırına ulaştığında, klima çalışmayı durdurur.
Ayar noktası sıcaklığı, klimanın set başlangıç sıcaklığından daha düşük olduğunda, klima ısıtma fonksiyonunu çalıştırır ve özel olarak tasarlanmış bir hava kanalı ile kabın iç kısmını ısıtır. Sıcaklık 15 dereceye ulaştığında, klima çalışmayı durdurur.
Lityum pillerin çalışması sırasında, iç elektrokimyasal reaksiyonların varlığı ve ortam sıcaklığındaki artış, pilin iç sıcaklığını yükselterek reaksiyonları şiddetlendirebilir; Yüksek irtifa bölgelerinde, çevrenin düşük sıcaklığı da pil içindeki reaksiyon hızını azaltabilir.
Birincisi termal kaçaklığa yol açabilir, erken pil arızası ve güvenlik sorunlarına neden olabilirken, ikincisi de pilin şarj ve deşarj özelliklerini ve verimliliğini azaltabilir.
5. Konteyner yangın güvenliği
Kurşun asitli pillerle karşılaştırıldığında, aynı hacimli lityum piller daha yüksek yoğunluğa sahiptir ve daha fazla enerji depolar. Patlama ve ateşlemeden sonra alevleri bir jet şekli oluşturur ve ateşleme kaynağının sıcaklığı daha yüksektir. Aynı zamanda, büyük miktarda toksik ve zararlı gaz çıkarırlar, bu da onları daha büyük bir güvenlik tehlikesi haline getirir.
Bir lityum pil ateşini söndürürken, yangının hızla yayılmasını önlemek için açık alevleri derhal söndürmek önemlidir; İkincisi, termal kaçak reaksiyon hızını azaltmak gerekir, böylece lityum pil içindeki termal kaçak reaksiyon tarafından üretilen ısının düzenli bir şekilde salınması gerekir; Üçüncüsü, lityum pil yangınlarının tekrarlanmasını ve hızlı yayılmasını önlemek için lityum pillerin sıcaklığını sürekli olarak azaltmak gerekir.
Kaplardaki entegre yangın koruma cihazları genellikle erken uyarı, alarm ve eylem, algılama kontrolörleri, yangın kontrol kutuları, ses ve ışık alarm çanları/ışıkları, sıcaklık ve tuz püskürtme sensörleri ve perfloroheksan gaz yangını söndürme cihazları dahil olmak üzere üç seviyeli bir mimariyi benimser.
Algılama kontrolörünün kurulum prensibi pil paketinin yakınında seçilmeli ve rafın gerçek yapısına dayanarak, pil dolabındaki üst alan kurulum için seçilebilir. Yangın söndürücü cihazı, kabine tipi heptafluoropropan yangın söndürücü ve aerosol yangın söndürme cihazı benimser. Bunlar arasında, dolap tarzı perfloroheksan pil odasına monte edilmiştir ve elektrik odasına aerosol otomatik yangın söndürme serisi cihazı monte edilmiştir.
Konteyner bir perfloroheksan yangın koruma cihazı ile donatılmıştır. Duman sensörü ve sıcaklık sensörü yüksek sıcaklıklı bir yangın arıza sinyali algıladıktan sonra, kabı ses ve ışık alarmı ve uzaktan iletişim yoluyla kullanıcıyı bilgilendirebilir. Aynı zamanda, çalışan lityum pil ekipmanı kesilebilir. 30 saniye sonra yangını koruma cihazı, yangını söndürmek için perfloroheksan gaz serbest bırakır. Konteyner içindeki kaçış kapısında önemli bir gösterge gereklidir: Lütfen kaptan 30 saniye içinde yangın uyarı sinyali seslerinden sonra bırakın.
Aerosol otomatik yangın söndürme serisi cihazı, ultra yüksek yangın söndürme verimliliği ve güvenilirliği ile yangını koruma alanında atılımlı bir ürün olan yeni bir sıcak aerosol yangın söndürme cihazıdır.
Bir yangın meydana geldiğinde, yangının otomatik yangın söndürme cihazı sıcak aerosol, ateş söndürme maddesinin elektrikli başlangıç veya sıcaklık algılama başlamasıyla etkisini tetikler, yüksek konsantrasyon dumanı biçiminde üç boyutlu tamamen submerged bir şekilde yangının her köşesinde hareket eden büyük miktarda alt nanometre katı parçacıkları ve inert gaz karışımı üretir. Kimyasal inhibisyon, fiziksel soğutma ve seyreltilmiş oksijenin çoklu etkileri yoluyla, ateş hızlı ve verimli bir şekilde söner ve çevre ve personel için toksik değildir.