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储能系统的可燃性气体风险及对策

作者:优德88手机中文版新闻中心 来源:比亚迪储能 发布时间:2021-04-19 浏览:
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2020年7月18日,亚利桑那州公用事业服务公司(APS)发布“McMicken Battery Energy Storage System Event Technical Analysis and Recommendations”,详细说明了2019年APS McMicken电池储能项目火灾事故的原因。该项目储能系统容量2MW/2MWh,并于2017年3月14日正式投运。2019年4月19日,发生火灾爆炸事故,造成4名消防员受伤

据中关村储能产业技术联盟编译,报告将引发此次严重事故的原因总结为以下五个方面:

电池内部故障引发热失控

灭火系统无法阻止热失控。项目只采用了洁净气体灭火剂,通常适用于火灾初期,并不能防止或抑制锂离子电池系统的级联热失控

电芯单元之间缺乏足够的隔热层保护导致级联热失控

易燃气体在没有通风装置的情况下积聚。按照设计,当灭火系统启动时,空调会被关闭,从而使喷出的灭火气体得以集中。当集装箱门被打开时,可燃混合物接触到热源(很可能电池簇中余热的电池),引起爆炸

应急响应计划没有灭火,通风和进入程序

储能系统安全一直是行业内密切关注的问题,例如以评估电池储能系统大规模热失控蔓延的测试方法UL9540A已受到美国相关部门和美国权威的行业规范的广泛认可。该测试方法从电池系统4个不同的层级进行测试,分别从电芯层级,模组层级,单元层级,安装层级,评估系统热失控蔓延的情况。每个层级测试按顺序相互关联,从原理上验证电池的安全性

电芯层级

电芯层级测试,强制加热电芯至热失控状态,对电芯热失控释放气体进行收集和分析,得到释放气体成分,混合气体的LFL,热失控和防爆阀开阀的温度以及火焰燃烧速度。比亚迪储能始终坚持安全,可靠的磷酸铁锂电池路线,因为磷酸铁锂热稳定性好,在热失控过程中放热和产气速率相对较弱,在实际测试时电芯不起火不爆炸,下图是电芯热失控实验过程中对排放气体测试数据的分享

模组层级

模组层级测试触发一个或多个电芯的热失控,被触发电芯的选择应最大限度的实现热蔓延,通过设备在线分析模组释放气体量,热蔓延速率以及实际是否有燃烧,观察它的热失控蔓延现象。同样,比亚迪储能模组的测试结果是无燃烧出现

系统层级

通过大规模燃烧测试进行评估,记录和分析储能系统起火特性,有效评估防火消防是否有效。系统等级测试按照安装布置单元系统,观测单元模块之间热失控情况,监测温度,热流,热失控气体等重要数据评估是否起火,有爆炸风险及有没有复燃可能性等。下图为BYD Cube T28进行系统等级UL9540A测试现场直击,结果不起火不爆炸

单元层级测试的结论满足测试墙温度低于97℃,产品无爆炸产生,无明火产生即可不再进行安装层级测试。BYD CUBE T28进行单元层级测试可满足以上要求,无需进行安装层级测试

安装层级

安装层级明确需要配外围消防进行测试,后续实际项目布置现场与测试现场消防布置完全相同。在此不做过多说明

BYD Cube T28安全设计

出于系统安全冗余考虑,Cube T28在设计上增加有主动排气系统和被动泄压系统,通过设置可燃气体探测器,主动排气装置,防爆泄压装置来实现,确保电池热失控时的系统安全。

系统布置示意图如下:

BYD Cube T28搭载的气体检测系统检测到柜内的可燃气体水平,在超过混合气体下限LFL(Lower Flammable Limit)的25%时,启动主动排气通风系统,将气体释放,降低柜内压力,该系统开启后保持常开状态,直到检测到的可燃气体小于LFL的25%后方可关闭

在电芯发生热失控,主动排气系统失效的情况下,被动防爆装置会启动,降低柜内压力,以保证消防人员安全

储能安全对行业至关重要,随着国际储能安全标准要求的提高,储能产品本身的安全性和可靠性变得更加重要。安全问题无小事,是整个产业健康持续发展的基础与保障,关注解决储能安全问题任重而道远。

关键字:储能系统安全

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