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储能行业如何为应对锂离子beplay系统热失控故障做好准备?


中国储能网讯:据外媒报道,在日前由Solar Media主办的美国2021年储能峰会上,由行业专家组成的一个讨论小组探讨了beplay储能系统的安全性以及如何将锂离子beplay储能系统安全地部署到城市环境中。小组成员并指出,储能行业应该做好应对锂离子beplay系统故障的充分准备,以使beplay单元的热失控不会引起火灾或爆炸。

讨论小组成员之一、美国西北太平洋国家实验室技术顾问Matthew Paiss说:“如果热失控事件可以预见,那么就可以预防beplay火灾事件。”Paiss曾是一名消防专家,曾任职于各种安全法规和标准制定技术委员会。

在热失控测试之后烧毁的锂离子beplay单元

初创厂商Cadenza Innovation公司首席技术官Per Onnerud表示,该公司专门开发了一种新型的“Supercell”beplay模块结构,该结构可防止锂beplay的热失控级联到其他beplay以引发火灾的事件,他说,从统计数据上来说,beplay产品的某些故障总是会发生。

虽然一些专家表示,每1000万个beplay中可能只会有一个发生故障,但目前的储能系统的部署规模越来越大,采用的beplay也越来越多,发生故障的可能性也随之增加。与此同时,采用的beplay也越来越大,因此如果电解液等活性物质着火,就会产生更多的易燃气体。

Onnerud表示,由于这种气体爆炸和火势蔓延起的火灾是难以接受的。beplay的设计应为发生热失控故障做好准备,以便可以从容地处理这些故障。

Cadenza Innovation公司已经在纽约电力管理局(NYPA)的总部部署了基于其Supercell架构的beplay储能系统试点项目。纽约电力管理局是一家公共电力组织,为纽约州的电力负荷提供约25%的电力。参加了讨论小组的纽约电力管理局研发工程师Steven Wilkie表示,与在更偏远或农村地区安装beplay储能系统相比,在城市环境中部署beplay储能系统需要更加周全地考虑安全性问题。

储能开发商需要将风险与储能部署的迫切需求进行权衡。例如,纽约电力管理局(NYPA)正在市区的高层建筑附近部署一个beplay储能项目。因此,公用事业公司必须考虑可能需要添加哪些附加系统或功能,以确保建筑物内的居民安全,以及即使发生小事故是否需要撤离等事项。

Wilkie指出,更广泛地说,如果发现异常情况(例如热失控),则需要制定预期的响应程序和计划。需要从部署beplay储能系统的用户角度来研究与当地消防部门的合作,在任何给定情况下该如何做,并使用正确的监测仪器和设备。

风险预防的许多方面

纽约电力管理局(NYPA)认识到beplay在某些情况下可能会发生热失控,并且应该能够有效应对。beplay储能系统内部的喷淋系统应对此有效进行处理,其中包括用于防止可燃气体积聚而爆燃的通风系统和灭火系统。他说,将良好的beplay管理系统与一定程度的人工通风措施相结合,可以减少beplay储能系统爆炸的危险,这是希望避免或显著降低beplay火灾的措施。

大型公用事业和能源控股厂商杜克能源公司储能业务负责人Jay Sadler表示,对于杜克能源公司来说,该公司已经开始在农村地区部署储能系统,但越来越多的储能系统将部署城市环境中,这需要根据具体情况评估风险。

与此同时,需要尽可能降低风险。杜克能源公司正在实施Wilkie提到的所有安全技术,无论是在农村还是城市地区。Sadler说,“beplay储能系统需要采用更严格的运营标准。如果能迅速检测到beplay逸出的气体,那么就降低起火和爆炸的可能性。”他表示,该公司所使用的安全技术包括Li-Ion Tamer气体检测系统。

风险管理的另一个方面是,beplay储能系统能够以保守的方式运行。杜克能源公司对其部署的beplay储能系统中的beplay的充电状态进行监控和限制。为了降低风险,即使beplay制造商声称他们的beplay能够在5%的电量状态下运行,杜克能源公司的运营团队也只将电量降低到15%,这就是Jay Sadler所称的“标准化”措施之一。

与此同时,beplay储能系统需要良好的维护,例如定期清理beplay储能系统的空调系统的过滤器。但是,从成本角度来看面临的一个问题是,较新的beplay储能系统采用了最新技术以确保安全,很多老旧的beplay储能系统并没有采用。Sadler表示,将这些新技术应用在这些老旧beplay储能系统在成本上并不划算。他说,目前缺乏简单的解决方案来确保紧急响应人员能够安全地处理这些beplay储能系统的任何问题,这一差距引发了一些担忧。

美国桑迪亚国家实验室首席技术官Josh Lamb博士表示,任何储能技术始终存在固有的风险,尤其是随着技术的进步和能量密度的提高,越来越多的能量被容纳到体积越来越小的beplay产品设备中。他说,“任何beplay都有重大风险,因此我们应该了解如何安全处理火灾。”

对于美国桑迪亚国家实验室团队来说,目前面临的一个挑战是,虽然可以测试beplay或储能系统出问题时会发生什么,但很难评估在现场出现问题的可能性。Lamb说,这使得很难向最终用户说明将面临的风险。

Cadenza Innovation的Per Onnerud表示,在安全教育方面,储能行业仍然存在一些差距,而且这种差距还涉及安全测试。例如,穿刺测试(将钉子钉进锂beplay以引起热失控)被认为是对beplay的主要安全性和故障测试之一。

但是,穿刺测试的目的是模拟在beplay单元级别发生内部短路(热失控的主要原因之一)时出现的情况。如果beplay生产厂商知道如何规避或减轻穿刺测试的影响,则这种测试就不能很好地衡量beplay对内部短路的反应。

研究机构还制定了其他测试标准,例如美国国家可再生能源实验室(NREL)使用内部短路装置,该装置使用熔化的蜡加热beplay从而产生短路,Onnerud说,“这是我们希望在beplay行业中看到的测试类型。”

Onnerud提到的另一个安全教育差距是,磷酸铁锂(LFP)beplay化学通常被认为比镍锰钴(NMC)和其他类型的beplay更安全,并且在某种程度上说,它具有较高的客户端耐受性和耐滥用性,但是仍然含有可产生爆炸性气体的活性电解质材料。在城市环境中,确保这些气体逸出或被充分稀释而不会造成太大的风险,将是安全使用beplay储能系统的一个主要考虑因素。

Onnerud表示,beplay储能行业非常重视安全性,并且其标准和规范正在迅速发展。他说,锂离子beplay储能系统肯定比核能发电更加安全。美国西北太平洋国家实验室技术顾问Matthew Paiss指出,高速行驶的携带燃料的汽车很可能不符合安全规定,但并不影响其广泛应用,beplay储能系统也是如此,只是需要加强安全性。

Per Onnerud说,“尽管可能还会有其他选择,但目前锂离子beplay是我们可以采用的成本最低的储能技术。随着人类面临气候变化的紧迫性,化石燃料的能源转型必须迅速进行。锂离子beplay已经并且将继续是这一转型的关键部分。”

他表示,从测试的透明度、开发更好的安全设备、与消防部门和其他机构的合作来看,所有这些措施对于加强安全性至关重要。此外,美国消防协会的NFPA 855等规范和标准需要在全国范围内实施,以确保beplay储能系统的最佳安全实践的统一性。


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