Ev Enerji Saxlama Sistemlərinin Təhlükəsizlik Problemləri və Risk Təhlili

8 May 2025

Enerji Sisteminin Təhlükəsizliyi Problemləri

Bərpa olunan enerjinin inkişafı ilə enerji sistemlərində enerji saxlama sistemləri getdikcə daha çox istifadə olunur. Bununla belə, enerji saxlama sistemlərinin təhlükəsizlik məsələləri də aktuallaşıb.

Enerji saxlama batareyalarının bir çox növləri var, o cümlədən qurğuşun-turşu batareyaları, litium-ion batareyaları, natrium-ion batareyaları, axın batareyaları və natrium-kükürdlü batareyalar, hər biri öz xüsusiyyətlərinə malikdir və müxtəlif ssenarilər üçün uyğundur. Onların arasında litium batareyaları yüksək enerji sıxlığı, uzun ömür, yüksək səmərəlilik və sürətli reaksiya ilə enerjinin saxlanması sahəsində əsas texniki marşruta çevrilmişdir. 48V 60V 72V litium-ion batareyaları elektrik avtomobillərində geniş istifadə olunur., istehlakçı elektronikası və geniş miqyaslı enerji sistemləri, əlaqəli texnologiyaların və tətbiqlərin inkişafını təşviq edir.

Bununla belə, litium-ion batareyaların, xüsusən də istilik sabitliyində bəzi əhəmiyyətli çətinlikləri var. Litium-ion batareyaları yüksək temperatur, həddindən artıq yükləmə və ya qısaqapanma kimi ekstremal şəraitdə yanğına səbəb ola bilər və ya litium batareyanın partlaması. Bu təhlükəsizlik təhlükələri litium-ion batareyaları enerji saxlama sistemlərində yüksək partlayış riski ilə üz-üzə qoyur və təhlükəsizlik qəzalarının əsas səbəblərindən birinə çevrilir.

Natamam statistik məlumatlara görə, son beş ildə (2019-20241-cü illər ərzində dünyada enerji saxlama elektrik stansiyalarında onlarla yanğın və ya partlayış baş verib. Onların arasında litium-ion batareyaların törətdiyi qəzalar 80%-ə qədərdir. Bu qəzalar təkcə maddi itkilərə səbəb olmayıb, həm də geniş şəxsi təhlükəsizlik və tədqiqatların təhlükəsizliyinə təhlükə yarada bilər. batareyalar Bu problemə cavab vermək üçün sənaye litium-ion batareyalarının istilik sabitliyini yaxşılaşdırmaq üçün texniki həlləri fəal şəkildə araşdırır və daha yüksək təhlükəsizlik və etibarlılığa nail olmaq üçün yeni enerji saxlama batareyası texnologiyalarını inkişaf etdirir.

EPRI-nin Pekin Jimei Dahongmen 25MWh DC Fotovoltaik Saxlama və Doldurma İnteqrasiya Elektrik Stansiyası Layihəsinin Qəza Təhlili Hesabatı

Çin Elektrik Enerjisi Tədqiqat İnstitutunun Pekin Fengtai Rayon Enerji Anbarı Elektrik Stansiyasının Yanğın və Partlayış Qəzaları Tədqiqat Hesabatına əsasən, Pekin Jimei Dahongmen Elektrik Stansiyasında aprelin 16-da qəza baş verib. Hesabatda qəzanın səkkiz səbəbi sadalanır:

Enerji saxlama batareyalarının təhlükəsizlik keyfiyyəti
Enerji saxlama sisteminin elektrik topologiyası
Batareya idarəetmə sistemi (BMS)
Kabellərin və naqillərin yerində tərtibatı
Elektrik stansiyasının yanğından mühafizə layihəsi
Elektrik stansiyasının monitorinqi, erkən xəbərdarlıq və yanğınsöndürmə sistemləri
Meteoroloji və ətraf mühit amilləri
Kadrların yerində əməliyyat və idarəetmə sistemi

Məlumat verilmiş insidentlərə əsasən, enerji saxlama sistemlərində təhlükəsizlik qəzalarının səbəbləri ümumiyyətlə dörd əsas növə bölünə bilər: batareyaya xas risklər, xarici təhlükəsizlik riskləri, qeyri-kafi təhlükəsizlik dizaynı və mühafizəsi və əməliyyat idarəetmə amilləri.

1.Akkumulyatorun Təhlükəsizliyi Riskləri:

İstehsal qüsurları: Daxili qısa qapanmalara istehsal zamanı metal buruqlar və ya zəif elektrod örtüyü kimi problemlər səbəb ola bilər.
Litium Dendrites: Hüceyrə daxilində litium dendritlərin əmələ gəlməsi separatoru deşərək daxili qısaqapanmalara səbəb ola bilər.
Batareyanın köhnəlməsi: Batareyaların təbii köhnəlməsi enerji saxlama sisteminin ümumi təhlükəsizliyini poza bilər.

2. Xarici Təhlükəsizlik Riskləri:

Elektrik təhlükələri: Bunlara həddindən artıq yükləmə, həddindən artıq boşalma və xarici qısaqapanma daxildir.
Mexanik Təhlükələr: Əzilmə və ya nüfuz etmə (məsələn, iti əşyalar nəticəsində) nəticəsində yaranan zərər.
Elektromaqnit Təhlükələri: Elektromaqnit müdaxiləsi sistemin normal işini poza bilər.
İstilik təhlükələri: Həddindən artıq yüksək və ya aşağı temperaturlar batareyanın işinə və təhlükəsizliyinə mənfi təsir göstərə bilər.
Partlayış Təhlükələri: Müəyyən şərtlər altında batareyalar partlaya bilər.
Uyğun olmayan ətraf mühit şəraiti: Mənfi ekoloji şərait enerji saxlama sistemi üçün ciddi təhlükəsizlik riskləri yarada bilər.

3. Qeyri-kafi təhlükəsizlik dizaynı və mühafizəsi:

Qeyri-adekvat İzolyasiya Monitorinqi: Qeyri-kafi izolyasiya mühafizəsi – məsələn, DC kontaktorlarının nasazlığı, şin izolyasiyasının nasazlığı və ya yanmış AC giriş naqilləri – izolyasiyanın işini pisləşdirə və qövs xətalarına və yanğınlara səbəb ola bilər.
Zəif Sistem Mühafizəsi Koordinasiyası: Qoruyucu sistemlər arasında səmərəsiz koordinasiya ümumi təhlükəsizliyi poza bilər.
Sistemə Nəzarət Xətaları: İstilik idarəetməsində və ya digər idarəetmə sistemlərində nasazlıqlar həddindən artıq istiləşmə və ya batareyanın yanması ilə nəticələnə bilər.
Köməkçi avadanlığın nasazlıqları: köməkçi qurğulardakı nasazlıqlar da saxlama sisteminin ümumi təhlükəsizliyinə təsir göstərə bilər.

4.Əməliyyat və İdarəetmə Sistemi Faktorları:

Sistemlər arasında koordinasiyanın olmaması: Batareya İdarəetmə Sistemi (BMS), Güc İdarəetmə Sistemi (PMS) və Enerji İdarəetmə Sistemi (EMS) arasında qeyri-kafi əlaqə və koordinasiya və ya Prosesə Nəzarət Sistemi (PCS) və batareyanın mühafizəsi sistemləri arasında əlaqələndirilməmiş əməliyyat sistem səviyyəsində ziddiyyətlərə səbəb ola bilər. Məsələn, nasazlıqdan sonra batareyanın vəziyyətini yoxlamadan PCS-ni yenidən işə salmaq AC/DC interfeysi problemlərinə səbəb ola bilər.
İdarəetmə sistemindəki nasazlıqlar: Bunlara qüsurlu idarəetmə çərçivələri, zəif ətraf mühitə nəzarət (məsələn, həddindən artıq rütubət və ya toz) və texniki xidməti gecikdirə və təhlükəsizlik risklərini artıra bilən qeyri-adekvat nasazlıq hesabatı daxildir.
Enerji Saxlama Stansiyalarının Qeyri-adekvat İstismar və Təmiri: Yerləşdirmədən sonra zəif idarəetmə və texniki xidmət potensial olaraq ciddi təhlükəsizlik təhlükələrinə çevrilərək həll olunmamış əməliyyat problemləri ilə nəticələnə bilər.

Enerji Saxlama Sistemlərində Riskin Müəyyənləşdirilməsi

Termal qaçış təhlükəsi

Termal qaçaq batareyanın daxili istilik istehsal sürətinin onun istilik yayma sürətini əhəmiyyətli dərəcədə aşdığı bir vəziyyətə aiddir. Bu, sistem daxilində istiliyin sürətli yığılması ilə nəticələnir ki, bu da effektiv şəkildə sərbəst buraxıla bilməz, nəticədə temperatura nəzarətin itirilməsinə və potensial olaraq yanğın və ya partlayışlara səbəb olur.

Batareyanın termal qaçması prosesi adətən belədir: tək hüceyrə mexaniki və ya elektrikdən sui-istifadə nəticəsində həddindən artıq özünü qızdırır. Bu həddindən artıq istiləşmə fenomeni batareyanın temperaturunun artmasına və termal sui-istifadə mərhələsinə daxil olmasına səbəb olur, bu da termal qaçışa səbəb olur. Termal qaçış prosesi yanan qazlar və tüstü buraxır, batareya yanmağa başlayır və nəticədə enerji saxlama elektrik stansiyasında yanğına və ya hətta partlayışa səbəb ola biləcək zəncirvari reaksiyaya səbəb olur.

Batareyanın köhnəlməsinə və daxili qüsurlara əlavə olaraq, aşağıdakı amillər də istilik itkisinə səbəb ola bilər:

Həddindən artıq doldurma və ya həddindən artıq boşalma: Batareyanın nəzərdə tutulmuş əməliyyat limitlərindən kənarda doldurulması və ya boşaldılması.
Kritik Bağlantı Uğursuzluğu: Potensial təhlükəsizlik təhlükələrinə səbəb olan elektrik qoşulma nöqtələrinin nasazlığı.
İdarəetmə sisteminin nasazlığı: Batareya İdarəetmə Sistemi (BMS) batareyanın vəziyyətini effektiv şəkildə izləmək və nəzarət etməkdə uğursuzluqdur.
İstehsal qüsurları: İstehsal prosesi zamanı daxili qısaqapanmalar və ya digər qüsurlar kimi problemlər.
Batareyanın köhnəlməsi: Zaman keçdikcə batareyanın performansı pisləşir, bu da daxili qısaqapanmalara və ya digər nasazlıqlara səbəb ola bilər.
Hüceyrəni qoruyan qurğuların nasazlığı: Qoruyucu qurğular deformasiyaya uğraya və ya sıradan çıxa bilər, bu da batareyanın təhlükəsizliyinə xələl gətirə bilər.
Yüksək və ya Aşağı Temperaturda Əməliyyat: Ekstremal temperatur şəraiti batareyanın təhlükəsizliyinə və işinə mənfi təsir göstərir.
Batareyanın deformasiyası və sızması: Batareyanın korpusunun deformasiyası və ya daxili mayelərin sızması.
Qaz sızması və ya yanan qazların buraxılması: Yanma zamanı batareyalar əlavə risklər yaradaraq yanan qazlar buraxa bilər.

Elektrik Təhlükələri

Elektrik təhlükələri enerji saxlama sistemlərində ən ciddi təhlükəsizlik risklərindən biridir. Enerji saxlama sistemlərinin tutumu və gərginliyi artmağa davam etdikcə, sistem gərginliyi tədricən aşağı səviyyədən 1500V DC-ə yüksəlmişdir. Elektrik təhlükəsizliyi baxımından 60V DC-dən çox olan hər hansı bir gərginlik təhlükəli hesab olunur və cərəyan edən hissələrlə təsadüfi təmas elektrik şoku risklərinə səbəb ola bilər.

Buna görə də, enerji saxlama sistemləri istismar zamanı elektrik komponentləri ilə birbaşa və ya dolayı təmasın qarşısını almaq üçün effektiv elektrik izolyasiya tədbirlərinə malik olmalıdır. Məsələn, izolyasiya müqavimətinin azalması nəticəsində yaranan elektrik şoku riski. İzolyasiya müqaviməti izolyasiya materiallarının bütövlüyünü göstərir; kabellər və ya birləşmələr izolyasiya təbəqəsinin zədələnməsi, qocalması və ya deqradasiyasına məruz qaldıqda, izolyasiya müqaviməti azala bilər. Belə hallarda, izolyasiya təbəqəsinin zədələnməsi kabellərin içərisindəki keçiriciləri ifşa edə bilər, bu da sızma cərəyanlarına səbəb ola bilər. Bu sızma texniki qulluq işçiləri üçün elektrik cərəyanı vurma riskini artırır.

Bundan əlavə, enerji saxlama sistemləri adətən çoxlu sayda köməkçi elektrik cihazını ehtiva edir və quraşdırma mühiti çox vaxt mürəkkəbdir. Yüksək gərginlik, böyük cərəyanlar (məsələn, ildırım çaxması və ya dalğalanmalar) və ya mühafizə elementlərinin sıradan çıxmasına səbəb olan avadanlıq və kabellərin köhnəlməsi kimi gözlənilməz hadisələr mühafizə funksiyalarının nasaz işləməsi və ya anormal izolyasiya ilə nəticələnə bilər, elektrik şoku və digər təhlükəsizlik hadisələri ilə nəticələnə bilər.

Funksional təhlükəsizlik təhlükələri: İdarə olunan avadanlığın və onunla əlaqəli sistemlərin nasazlığı və ya nasazlığı nəticəsində yaranan risklərə görə funksional təhlükəsizlik enerji saxlama sisteminin təhlükəsizliyinin mühüm hissəsidir.

Uyğun olmayan iş mühiti:

Enerji Saxlama Sistemlərinin Riskin Qiymətləndirilməsi

Enerji saxlama sistemlərinin təhlükəsizliyi elektrokimyəvi enerji saxlama sistemlərinin bütün həyat dövrünə, yəni enerji saxlama sisteminin konseptual layihələndirilməsi və işlənib hazırlanması mərhələsindən, sistemin istehsal mərhələsindən, məhsulun istismarı və istifadəsi mərhələsindən, xidmət və texniki xidmət mərhələsindən son istismardan çıxarılma mərhələsinə qədər tətbiq olunan hərtərəfli və mürəkkəb məsələdir.

Enerji saxlama sisteminin təhlükəsizlik riskləri quraşdırma yeri, kimya və ölçü/miqyas (məsələn, elektrik) daxil olmaqla bir çox amillərdən asılı ola bilər və müvafiq olaraq qiymətləndirilməlidir. s-nin təhlükəsiz yeriolar enerji batareyası saxlama sistemləri evdə istifadə üçün ola bilər, şəbəkə üçün geniş miqyaslı sistemlərə sənaye və kommersiya tətbiqləri; bu risklər müvafiq olaraq qiymətləndirilməlidir.

Sistem riskinin təhlili zamanı IEC 62933-5-1 standartı bir çox metodlar təqdim edir: yuxarıdan aşağıya analiz metodları və ümumi FMEA analizi, xəta ağacı analizi, HAZOP təhlili və STAMP kimi aşağıdan yuxarı analiz üsulları. Potensial riskləri müəyyən etmək üçün bir sıra təhlil üsulları və sonra təhlükəsizlik sisteminin dizaynı və təhlükəsizlik mühafizə mexanizminin elektron dövrəsinin inkişafı vasitəsilə onu məqbul səviyyəmizə çatdırmaq üçün tədbirləri azaldın.

Enerji Saxlama Sistemləri (ESS) üçün Riskin Azaldılması Tədbirləri

Təhlükəsizlik məsələləri məhsul keyfiyyətinin qırmızı xəttidir və enerji saxlama sistemlərinin təhlükəsizliyinin təmin edilməsi enerji saxlama sənayesinin davamlı inkişafı üçün əsas problemə çevrilmişdir. Enerji saxlama məhsullarının xüsusiyyətlərinə görə, onların təhlükəsizliyinə çoxsaylı təhlükəsizlik funksiyalarını birləşdirməklə nail olmaq lazımdır. ISO/EC Bələdçisi 51-də təsvir olunduğu kimi, enerji saxlama dizaynı prosesində görülən risklərin azaldılması tədbirləri “məxsus”, “təhlükəsizlik dizaynı”, “mühafizə cihazları” və “son istifadəçi məlumatı”dır. İstifadə mərhələsi üçün əlavə tədbirlər (həyat dövrü təhlükəsizliyinin idarə edilməsi) həmçinin ISO/IEC 51 Təlimatında təsvir edilmişdir.

Enerji saxlama sistemlərinin dizaynı yalnız sistem və komponentlərin texniki səviyyəsindən başlamalı deyil, həm də potensial riskləri əvvəlcədən necə proqnozlaşdırmaq və müəyyən etmək, aktiv qorunma təmin etmək və nasazlıqlar baş verdikdə problemlərin həllini nəzərdən keçirməlidir. Hətta ekstremal qəza hallarında belə, o, personalın və əmlakın təhlükəsizliyini təmin etmək üçün aşağıdan yuxarıya doğru imkanlar təmin edə bilər.

Enerji Saxlama Sistemləri üçün Daxili Təhlükəsizlik Dizaynı (ESS)

Alt sistemlərin ağlabatan seçimi
Qoruma funksiyasının dizaynı
Sistem funksiyasının təhlükəsizliyi dizaynı
Struktur dizayn
Elektrik dizaynı
Yanğından mühafizə dizaynı
Havalandırma və partlayış relyefinin dizaynı və s.

Zəmanət və Mühafizə tədbirləri

Altsistemlərin daxili nasazlıqları altsistemdən kənara yayıla bilməz;
Yüksək gərginlikli sistem, uzaqdan təhlükəli əməliyyatın qarşısını almaq;
Tək izolyasiya xətaları səbəbindən təhlükəli gərginliyə malik bütün komponentlər müvafiq standartlara uyğun olaraq torpaqlanmalı və ildırımdan qorunmalıdır;
Akkumulyator alt sisteminin xarici qoşulmasında həddindən artıq cərəyandan qorunma təmin edilməlidir;
Enerji saxlama sisteminin alt sistemlərinin qoşulma nasazlıqları təhlükəli vəziyyətlər yaratmamalı, akkumulyatorların yüklənməsi və boşaldılması müvafiq qaldırıcı avadanlıqlardan istifadə etməklə həyata keçirilməlidir;
Sistemin korpusu və ya mötərizəsi yanmayan materiallardan hazırlanmalıdır; Batareya sahəsi, doldurma avadanlığı sahəsi və ayırma və boşaltma dövrə sahəsi sistem daxilində odadavamlı zonalara bölünməlidir;
Köməkçi, idarəetmə və rabitə sistemlərinin nasazlığından mühafizə: tək nasazlıq təhlükəsizliyinə cavab verməlidir, enerji təchizatı kəsilsə və ya dalğalansa belə, heç bir təhlükə yaranmayacaq;
Ətraf mühitin təhlükəsinin mühafizəsi: açıq havada enerji saxlama sistemləri ən azı IPX4 tələblərinə cavab verməlidir və dəniz yaxınlığında quraşdırma üçün duz spreyindən qorunma tələb olunur;
Həm DC, həm də AC tərəflərində yerin nasazlığından qorunma və siqnalizasiya funksiyaları olmalıdır;
Batareya həddindən artıq doldurulduqda səsli və vizual həyəcan siqnalı olmalıdır: batareyanın alt sisteminin daxilində həddindən artıq cərəyan vəziyyəti barədə məlumat verilməlidir;
Sistem yanan qazın aşkarlanması sistemi ilə təchiz edilməli və səsli və vizual siqnallarla təmin edilməlidir;
Sistem ventilyasiya sistemi ilə təchiz edilməli və aşağıdakı tələblərə cavab verməlidir: Havalandırma sistemi şkaf daxilində müvafiq temperaturu təmin etməlidir: təbii ventilyasiya kifayət etmədikdə güclü egzoz təmin edilməlidir; havalandırma delikləri yanğının yayılmasının və suyun daxil olmasının qarşısını almalıdır;

İstismar və Baxım, İşçilərin Təlimi, Son İstifadəçilərə Verilən Məlumat

İstifadəçilərə verilən təhlükəsizlik məlumatları: xəbərdarlıq nişanları və siqnalları, sahədə təhlükəli hissələri göstərən etiketlər, səs və işıq siqnalizasiya cihazları, təhlükəsizlik layihələndirmə prosesinin hərəkət sxemi;
Sahədə iş yerindəki işçilərin təhlükəsizliyini qorumaq üçün uzaqdan əməliyyatdan üstün olmalıdır: təhlükəsizlik fövqəladə hallar planı hazırlanmalıdır; batareyanın alt sisteminin xarici qoşulmasında həddindən artıq cərəyandan qorunma təmin edilməlidir;
İstismar və texniki xidmət təlimatları sahibinə təqdim edilməlidir və istehsalçı və ya sistem inteqratoru müntəzəm texniki xidmət planı hazırlamalıdır;
İstehsalçı avadanlığı və ya təhlükəsizlik sistemlərini idarə edən personalın imkanları və icazə tələbləri barədə təlimat verməlidir;