يعد تخزين الطاقة الكهروكيميائية منتجًا ناشئًا لا يتمتع بخبرة ناضجة يمكن الاستفادة منها. عندما يرتفع مستوى الجهد إلى 110 كيلو فولت، تزداد أيضًا احتمالية وقوع الحوادث ومخاطرها بشكل كبير.
لا تزال مخاطر سلامة تخزين الطاقة تشكل العامل الأساسي الذي يعيق التنمية.
يوجد ما يقرب من 7,000+ محطة طاقة لتخزين الطاقة في العالم. ووفقًا للتقارير العامة، وقع أكثر من 70 حادثًا متعلقًا بسلامة تخزين الطاقة منذ عام 2018، مع معدل فشل في السلامة يبلغ حوالي 1.52%. قد تقع الحوادث أثناء التثبيت والتصحيح والتشغيل.
بطارية ليثيوم أيون ضخمة من إنتاج شركة تسلا تتسبب في حريق استمر ثلاثة أيام أثناء الاختبار في محطة الطاقة الأسترالية ESS بقدرة 300 ميجاوات
حريق في محطة للطاقة الشمسية في هونغسيونج يشمل بطاريات السيارات الكهربائية من شركة LG Energy Solution
مشاكل محطات تخزين الطاقة
هناك خبرة غير كافية في إدارة دورة الحياة الكاملة لمحطات تخزين الطاقة الكبيرة الحجم المعتمدة على بطاريات الليثيوم أيون.
- اختيار المعدات المناسبة ليس بالأمر السهل
- إن بناء نظام تخزين جيد للطاقة ليس بالأمر السهل
- ليس من السهل الاستفادة الجيدة من محطة الطاقة
إن نظام تخزين الطاقة لديه معدل فشل مرتفع واتساق تشغيلي ضعيف ولا يمكنه ضمان السلامة والاقتصاد.
السلوك الحراري لخلية بطارية الليثيوم أيون
آلية قضايا السلامة في بطاريات الليثيوم أيون – خلية البطارية:
يعد تحلل غشاء SEI (واجهة الإلكتروليت الصلبة)، الذي يؤدي إلى تحلل حراري كبير للإلكتروليت على سطح القطب، السبب الأساسي لارتفاع درجة حرارة البطارية والهروب الحراري اللاحق.
انبعاثات الغاز أثناء الاحتراق:
المكونات الرئيسية: أول أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، والهيدروجين
المكونات الأخرى: الميثان، الإيثان، البروبان، الأيزوبيوتان، البيوتان، الأيزوبنتان، الهكسان، الإيثيلين، البروبيلين، البنزين، التولوين، البنزيل، إلخ.
العديد من هذه الغازات قابلة للاشتعال. أثناء مكافحة الحرائق، يجب الانتباه إلى إحكام غلقها والسيطرة على احتمالية حدوث انفجارات عند فتحها فجأة. بعضها سام، لذا يحتاج رجال الإطفاء إلى تعزيز حمايتهم.
مبدأ العرض:
الرقم 1:
(أ) رسم تخطيطي لتكوين غشاء SEI على القطب السالب للجرافيت؛
(ب) الديناميكا الحرارية لتكوين غشاء SEI على الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة، حيث تمثل μe-، الأنود وμe-، الكاثود الإمكانات الكهروكيميائية للأقطاب الكهربائية السالبة والموجبة على التوالي. النافذة المستقرة للإلكتروليت هي فرق الطاقة بين LUMO وHOMO، والتي يشار إليها بـ Eg؛
(ج) الوصف النوعي للتفاعل المتسلسل أثناء عملية الهروب الحراري.
تحليل الحوادث:
مشروع تخزين الطاقة في بطاريات تيسلا الكبيرة في فيكتوريا بأستراليا
سبب الحادث:
السبب المباشر: أدى تسرب نظام التبريد السائل لوحدة تخزين البطارية MP-1 إلى حدوث قوس كهربائي داخل وحدة البطارية، مما أدى إلى الهروب الحراري لبطارية الليثيوم أيون، ثم اندلاع حريق وانتشاره.
العوامل المساهمة:
لم يتم تشغيل MP-1 للاختبار عبر الإنترنت في ذلك اليوم، مما جعل مراقبة البيانات عن بعد مستحيلة. بالإضافة إلى ذلك، تم تعطيل نظام القياس عن بعد ومراقبة الأعطال ومعدات السلامة الكهربائية أو تشغيلها بوظائف محدودة بسبب استخدام مفتاح القفل.
وبسبب سرعة الرياح، انتشرت النيران من MP-1 إلى MP-2. ولأن الطبقة العلوية مصنوعة من مادة بلاستيكية، فقد اخترقت النيران MP-2 من خلال صمام تخفيف الطبقة العلوية، مما أدى إلى هروب حراري وانتشار لاحق داخل MP-2.
اكتشف المخاطر الخفية وقم بتصحيحها
تصحيح المخاطر الخفية: الكابينة الجاهزة المصنوعة من البطاريات غير مجهزة بنظام تهوية مقاوم للانفجار
الخطر الخفي 1:
لم يتم تكوين مرافق الحماية من الحرائق وتشغيلها بشكل طبيعي كما هو مطلوب.
يجب أن تكون كل خزانة بطارية مزودة بنظام حماية من الحرائق، والذي يتكون من مروحتين مقاومتين للانفجار، ويجب ألا يقل حجم العادم للمروحتين معًا لمدة دقيقة واحدة عن حجم الحاوية.
تُعد أنظمة التهوية المقاومة للانفجار متطلبًا ضروريًا لتصميم خزانات تخزين الطاقة. تُستخدم هذه الأنظمة لإخراج الغازات القابلة للاشتعال مثل الهيدروجين وأول أكسيد الكربون المتولد أثناء عمليات تخزين البطاريات، مما يمنع تراكم الغازات التي قد تؤدي إلى حدوث انفجارات أو إلحاق الضرر بالأفراد. تتكون أنظمة التهوية هذه عادةً من فتحات دخول وخروج وترتبط بأنظمة مراقبة الحرائق.
الخطر الخفي 2:
يفتقر مجرى الكابل الذي يربط حجرة معدات بطارية الليثيوم بالعالم الخارجي إلى إحكام غلق الحرائق بشكل صحيح أو يتم إحكام غلقه بشكل غير كافٍ.
بالإضافة إلى ذلك، فإن مسافة فصل الحرائق داخل مباني محطة تخزين الطاقة لا تفي بالمعايير الفنية ذات الصلة.
خطة التصحيح:
- يجب غلق الفتحات الموجودة في خطوط الأنابيب وقنوات الكابلات بإحكام باستخدام مواد مانعة للتسرب مقاومة للحريق تتوافق مع معيار GB23864.
- عندما تكون مسافة فصل الحرائق غير كافية، يجب تركيب جدران الحماية. يجب أن يتجاوز طول وارتفاع جدران الحماية محيط المقصورات الجاهزة بمقدار متر واحد لكل منهما.
الخطر الخفي 3:
يفتقر حجرة معدات بطارية الليثيوم إلى أجهزة الكشف عن درجة الحرارة والدخان والغاز القابل للاشتعال، أو يفشل جهاز الكشف عن الغاز القابل للاشتعال في تشغيل الصمامات على مستوى الحجرة ومستوى المجموعة، أو يفشل في تنشيط نظام التهوية أو يحدث خلل فيه.
الحل: يمكن استخدام أجهزة كشف الغاز القابل للاشتعال للكشف عن تركيزات الهيدروجين وأول أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة في غرفة بطارية الليثيوم أيون.
وبناءً على منطق الإنذار متعدد المستويات، يمكنهم التحكم في نظام التهوية ونظام تخزين الطاقة ومعدات مكافحة الحرائق بطريقة مترابطة لمنع تراكم الغازات القابلة للاشتعال والانفجار ومنع حوادث الحرائق والانفجار.
وفقًا لمخطط دائرة نظام مكافحة الحرائق، يمكن تركيب أجهزة كشف الغاز القابل للاشتعال بالتوازي مع دوائر الكشف عن درجة الحرارة والدخان وإرسال إشارات إلى نظام مكافحة الحرائق لتحقيق هذه الوظيفة.
الخطر الخفي 4:
تسرب إلكتروليت بطارية الليثيوم أو تسخين أسلاك توصيلها. نقاط تجميع درجة حرارة البطارية في جهاز تخزين الطاقة الكهروكيميائية للمحطة الفرعية غير موزعة وفقًا لمستوى الخلية الفردية، ويفتقر نظام إدارة البطارية إلى وظائف حماية درجة الحرارة ومراقبة معدل ارتفاع درجة الحرارة.
خطة التصحيح:
إن نقاط تجميع درجة الحرارة داخل وحدات البطاريات في محطات البناء والتشغيل أقل من نصف عدد الخلايا الفردية. ويتطلب التصحيح إعادة جميع وحدات البطاريات وأنظمة إدارة البطاريات إلى المصنع لإعادة إنتاجها. ويوصى بإدراج هذا المطلب في معايير القبول لأجهزة تخزين الطاقة الكهروكيميائية المبنية حديثًا.
لحماية درجة الحرارة ومراقبة معدل ارتفاع درجة الحرارة، يمكن لبعض الشركات المصنعة تحقيق ذلك من خلال ترقيات البرامج.
الخطر الخفي 5:
يتم تركيب معدات بطارية الليثيوم في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، داخل المباني التي يعيش أو يعمل بها الناس، أو في أماكن محصورة أخرى، أو توضع على أسطح المباني حيث لا تكون عمليات مكافحة الحرائق والإنقاذ ممكنة أو تقع بجوار مناطق تخزين المواد القابلة للاشتعال والانفجار.
خطة التصحيح:
عندما تكون مسافة فصل الحرائق غير كافية، يجب تركيب جدران الحماية. يجب أن يتجاوز طول وارتفاع جدران الحماية محيط المقصورات الجاهزة بمقدار متر واحد لكل منهما.
إذا كان من المستحيل تثبيت جدران الحماية أو إجراء عمليات الإنقاذ، فقد يتم النظر في تعليق العمليات.
الخطر الخفي 6:
لا يتم تجهيز دائرة نظام البطارية بقواطع دوائر التيار المستمر ومفاتيح العزل ومعدات القطع والحماية الأخرى، ولا يتم تجهيز مجموعة البطاريات بقواطع دوائر على مستوى المجموعة (أو موصلات أو مرحلات)
خطة التصحيح:
قم بإضافة قواطع الدائرة الكهربائية المستمرة، ومفاتيح العزل، ومعدات الفصل والحماية الأخرى حسب الحاجة، وأضف قواطع الدائرة على مستوى المجموعة (أو الموصلات، المرحلات) إلى مجموعات البطاريات.
الخطر الخفي 7:
لم يحصل نظام إدارة البطارية (BMS) على تقرير اختبار النوع الصادر عن وحدة حاصلة على مؤهلات اختبار CMA/CNAS، أو أن تقرير اختبار النوع غير متوافق مع المواصفات والنماذج المحددة على لوحة اسم المنتج.
خطة التصحيح:
إذا كان تقرير اختبار النوع غير متوافق مع طراز المنتج الموجود في الموقع، فيجب استكمال تقرير اختبار نوع المنتج المقابل. إذا لم يكن هناك نوع من تقرير الاختبار، فيجب أن يكون لدى صناعة الطاقة وكالات اختبار تأهيل تخزين الطاقة على المستوى الوطني CMA و CNAS لاختبار وإصدار تقرير.
الخطر الخفي 8:
يفتقر نظام إدارة البطارية إلى وظائف الحماية مثل الجهد الزائد والجهد المنخفض والتيار الزائد والعزل والحرارة الزائدة، أو أن هذه الوظائف معطلة. وقد يفشل أيضًا في إصدار إشارات إنذار متدرجة أو أوامر التعطيل.
خطة التصحيح:
ينبغي تنفيذ عمليات استبدال الأجهزة المستهدفة أو ترقيات البرامج لمعالجة هذه المشكلات.
الخطر الخفي 9:
لا تحتوي معدات التبديل الموجودة في نقطة الاتصال بالشبكة في محطة تخزين الطاقة على نقاط تبديل واضحة.
خطة التصحيح:
التحول المستهدف وترقية نقاط ربط الشبكة
الخطر الخفي 10:
لم تحصل البطارية على تقرير اختبار نوع صالح وتقرير فحص عشوائي لبطارية تخزين الطاقة، أو لم تقم بطارية الطاقة المستخدمة في إشيلون بإجراء اختبارات الأداء والتقييم الخاص بالسلامة والجودة.
خطة التصحيح:
يجب إجراء اختبارات النوع والفحوصات العشوائية من قبل وكالات التفتيش الحاصلة على مؤهلات اختبار تخزين الطاقة الوطنية CMA و CNAS في صناعة الطاقة وإصدار التقارير.
الخطر الخفي 11:
لا تقوم وحدة إدارة التشغيل والصيانة بتقييم مؤشرات التشغيل لمحطات تخزين الطاقة مرة واحدة على الأقل في السنة، واقتراح تدابير مراقبة السلامة التشغيلية والإشراف على تنفيذها.
برنامج التصحيح:
يجب على وحدة إدارة التشغيل والصيانة إجراء تقييم لمؤشرات التشغيل لمحطة تخزين الطاقة مرة واحدة على الأقل في السنة، واقتراح تدابير إدارة ومراقبة سلامة التشغيل المستهدفة وتنفيذها.
الخطر الخفي 12:
لا تحتوي محطة تخزين الطاقة على إجراءات تشغيلية أو خطط طوارئ أو خطط للتخلص من النفايات في الموقع.
خطة التصحيح:
اطلب من وحدة الإدارة استكمال وتحسين إجراءات التشغيل وخطط الطوارئ وخطط التخلص من النفايات في الموقع
الخطر الخفي 13:
لم تتم الموافقة على محطة تخزين الطاقة التي استثمرتها الشركة للحصول على موافقة المشروع.
خطة التصحيح:
يجب على السلطات المحلية للطاقة الحصول على وثائق تسجيل وإدارة مشروع تخزين الطاقة الجديد
الخطر الخفي 14:
لم تتم مراجعة مشروع محطة تخزين الطاقة الذي استثمره نظام الشركة وقبوله (أو تقديمه) من قبل الحماية من الحرائق
خطة التصحيح:
التواصل وتقديم التقارير إلى إدارة الإسكان والبناء المحلية أو السلطات المعنية، أو طلب من وكالة تقييم السلامة من الحرائق المهنية إصدار تقرير تقييم سلامة تخزين الطاقة، وتعزيز إدراج أجهزة تخزين الطاقة في محطات فرعية تحت سيطرة وحدات الحماية من الحرائق الرئيسية.
ملخص:
إن خزانة بطاريات تخزين الطاقة ليست منتجًا بسيطًا بعتبة منخفضة. بالإضافة إلى السعر الذي يهتم به معظم الناس، فإن الجودة والسلامة هما في الواقع أهم الأجزاء. بمجرد وقوع حادث يتعلق بالسلامة، فلن يتسبب ذلك في خسائر اقتصادية فحسب، بل قد يتسبب أيضًا في وقوع إصابات (دعاوى قضائية لا نهاية لها) وإلحاق ضرر كبير بصورة الشركة.
HIITIO هي شركة بدأت كشركة مصنعة لـ التبديلات, القواطع, فتيل والمكونات الكهربائية الأخرى. نحن أكثر احترافًا من معظم الشركات المصنعة من حيث الحماية والسلامة.
بالإضافة إلى ذلك، فإننا نلتزم بشكل صارم بكل متطلبات الحماية من الحرائق وتصميم التهوية الكامل لضمان أقصى قدر من السلامة لمستخدمينا.
