أدى تكوين الحماية من الحرائق لتخزين الطاقة إلى تغييرات كبيرة

في السنوات الأخيرة ، جذبت قضية السلامة من الحرائق لتخزين طاقة بطارية ليثيوم فوسفات الحديد الكثير من الاهتمام.

على الرغم من أن مخاطر الهروب الحراري لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أقل من مخاطر بطاريات الليثيوم الثلاثية والبطاريات الأخرى ، إلا أنها آمنة نسبيًا ، وليست آمنة تمامًا ، وتسعى قضية السلامة إلى "السلامة".

نظرًا لآلية تفاعل الاحتراق الكيميائي ، فإن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم معقدة للغاية وصعبة تقنيًا.

على وجه الخصوص ، تعد كيفية منع إعادة اشتعال البطاريات نقطة صعبة في الصناعة ، ولا توجد طريقة فعالة تمامًا لمنع الحرائق في الداخل والخارج.

نظرًا لصعوبة إطفاء الحرائق ، فإن الافتقار إلى المعايير المتعلقة بالسلامة من الحرائق يعد نقطة ضعف تعصف بتطور الصناعة ، لا سيما عدم وجود أساس مرجعي في التصميم الهندسي وتصنيع المعدات وقبول الحرائق وغيرها من الروابط ، مما يؤدي إلى بعض "الفوضى" ومخاطر السلامة.

في الوقت الحاضر ، تتبنى صناعة تخزين طاقة بطاريات الليثيوم بشكل عام مفهوم "الوقاية أولاً ، والجمع بين الوقاية والقضاء" ، ويمثل قمع احتمالية حرائق البطاريات أولوية قصوى.

بالنسبة للحرائق التي تحدث بعد نفاد البطاريات عن السيطرة ، تستخدم الصناعة عمومًا وسائط مكافحة الحرائق مثل سباعي فلورو بروبان ، والبيرفلوروهيكسانون ، ورذاذ الماء الناعم ، والهباء الجوي لإخماد حرائق البطارية ، وفي نفس الوقت تستخدم المياه لمكافحة الحرائق كوسيلة حماية.

أثار إصدار المعيار الوطني "لوائح السلامة لمحطات تخزين الطاقة الكهروكيميائية" (المشار إليها فيما يلي باسم "المعيار الوطني للسلامة") قلقًا واسع النطاق في الصناعة ، وقد جذبت وسائط إطفاء الحرائق وطرق تكوين الحماية من الحرائق اهتمامًا كبيرًا.

من المفهوم أن معايير السلامة الوطنية لم تقترح بعد متطلبات وسائط إطفاء حريق محددة. تم ذكر الحاجة فقط إلى إخماد الحرائق والقمع المستمر لإعادة الاشتعال.

بالنسبة لمخطط تكوين الحماية من الحرائق ، يقترح المعيار الوطني للسلامة أن يكون نظام إطفاء الحريق الأوتوماتيكي في غرفة البطارية عبارة عن وحدة بطارية ، ويمكن تجهيز كل وحدة بطارية بفوهة متوسطة لإطفاء الحرائق أو أنبوب للكشف عن الحريق بشكل مستقل.

على الرغم من أن المعايير ذات الصلة لم تضع بعد متطلبات محددة لوسائط مكافحة الحرائق ، فلا يمكن إنكار أن إصدار معايير السلامة الوطنية يوفر مرجعًا رئيسيًا لمواصفات وتوجيهات تكوين السلامة من الحرائق لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، ويوفر إرشادات للتصميم الهندسي في المرحلة اللاحقة وتصنيع المعدات وقبول الحريق.

إنه أساس مهم لتعزيز السلامة العامة لمحطات تخزين طاقة بطارية الليثيوم.

من خلال دراسة آلية الهروب الحراري لحرائق البطارية ، بعد أن يحدث الهروب الحراري للبطارية الواحدة بواسطة عوامل خارجية مثل ارتفاع درجة الحرارة الخارجية

الشحن الزائد ، التفريغ الزائد ، التأثير ، البثق ، ماس كهربائى أو عيوب التصنيع الخاصة بها ، ترتفع درجة الحرارة الداخلية للبطارية بسرعة ، وترتفع درجة الحرارة الداخلية للبطارية بسرعة.

تحدث تفاعلات مثل تحلل فيلم SEI وتحلل مادة القطب ، ويتم إطلاق الغازات الداعمة للاحتراق مثل H2 و CO و alkanes ، مما يؤدي في النهاية إلى نشوب حريق أو حتى انفجار.

في الوقت نفسه ، لأن وحدة تخزين الطاقة تتكون من عدد كبير من الخلايا المفردة المتصلة في سلسلة ومتوازية ، وينتج الهروب الحراري عمومًا عن الهروب الحراري للخلايا المفردة بعد الحريق ، ويتوسع تدريجياً.

عندما يحدث الهروب الحراري للخلايا المفردة ، تنتقل الحرارة إلى البطاريات المحيطة ، مما يؤدي بدوره إلى نشوب حريق في البطاريات المحيطة ، مما يتسبب في اتساع نطاق الحادث.

من خلال مراقبة آلية الهروب الحراري لبطاريات الليثيوم ، يمكن ملاحظة أن كيفية تحديد حدوث الهروب الحراري في المرحلة المبكرة من الهروب الحراري لبطارية واحدة وقمع انتشار الحوادث هو جزء مهم من الوقاية. بالاقتران مع متطلبات معايير السلامة الوطنية ، يمكن أن يؤدي اعتماد نظام إطفاء حريق أوتوماتيكي على مستوى الوحدة إلى تحسين مستوى أمان نظام تخزين الطاقة بشكل فعال.

بشكل عام ، يعتمد مخطط إطفاء الحرائق على مستوى الوحدة النمطية على وحدات البطارية ، المجهزة بكاشفات الغاز القابلة للاشتعال وفوهات متوسطة لإطفاء الحرائق.

يتم تحديد حالة الهروب الحراري المبكر للبطارية من خلال أجهزة الكشف عن الغازات القابلة للاحتراق وأجهزة استشعار درجة الحرارة وأنظمة إدارة البطارية. بعد الهروب الحراري للبطارية الفردية ، يتم رش وسيط إطفاء الحريق من خلال فوهة وسيط إطفاء الحريق التي تم تكوينها على وحدة البطارية لمنع انتشار الحريق.

يمثل مخطط إطفاء الحرائق على مستوى الوحدة تحديًا لهيكل نظام تخزين الطاقة بسبب تكوين أجهزة الكشف ذات الصلة وفوهات إطفاء الحرائق المتوسطة في وحدة البطارية ، وخاصة نظام تخزين الطاقة المبردة بالسائل.

نظرًا لمستوى الحماية العالي وكثافة التكامل العالية لوحدة البطارية ، فإن منتجات تخزين الطاقة الصناعية لبعض الشركات المصنعة لا تلبي بعد متطلبات إطفاء الحرائق على مستوى الوحدة.

في الوقت نفسه ، فإن تكلفة الحماية من الحرائق على مستوى الوحدة مرتفعة نسبيًا ، خاصةً بالاقتران مع وسيط إطفاء حريق بيرفلوروهكسانون المستخدم على نطاق واسع ، مما أدى إلى زيادة حادة في تكلفة معدات تخزين الطاقة.

من المفهوم أنه إذا اعتمدت كابينة بطارية تخزين الطاقة المفردة نظام الحماية من الحرائق على مستوى وحدة البيرفلوروهكسانون ، فستكون التكلفة حوالي 200000-300000 يوان ، مقارنة بتكلفة حوالي 30000 يوان للفيضان الكامل باستخدام سباعي فلورو بروبان.

بأخذ محطة طاقة تخزين الطاقة 100MW / 200MWh كمثال ، التخزين زادت تكلفة شراء معدات تخزين الطاقة بحوالي 10 مليون يوان ، وفي نفس الوقت ، زادت تكلفة الصيانة اللاحقة أيضًا إلى حد معين.

في ظل الخلفية الحالية للفوز بالعطاءات بأسعار منخفضة ونقص وسائل الربح في الصناعة ، فإنه يجلب تحديات كبيرة لبناء وتكاليف تشغيل محطات تخزين الطاقة.

يعد اتخاذ تدابير فعالة لمكافحة الحرائق لاختراق مشكلة سلامة تخزين طاقة بطارية الليثيوم أيون أحد العوامل الرئيسية للتنمية المستدامة وطويلة الأجل لمسارها التقني.

بالنسبة لآلية الهروب الحراري لتخزين طاقة بطارية الليثيوم أيون ، تحديد واتخاذ الإنذار المبكر الفعال في المرحلة المبكرة من الحادث في حالة نشوب حريق ، يمكنها إطفاء الحريق بسرعة وبدقة ومنع إعادة الاشتعال ، وإنشاء عدة خطوط الدفاع لضمان مستوى الأمان لمحطة تخزين طاقة بطارية ليثيوم أيون.