L'accidenti frequenti di almacenamentu d'energia aumentanu a dumanda di sicurezza antincendiu in l'ESS
L'accumulazione d'energia elettrochimica hè un dispositivu integratu chimicu à alta intensità energetica. Se si verifica un abusu di a batteria, cum'è una sovraccarica, una sovrascarica, una sovracorrente, una fuga termica è un cortocircuitu internu, questu porterà facilmente à un accumulu di calore in a batteria. Una volta superatu u puntu criticu, si verificerà una fuga termica, è a fuga termica si sparghjerà rapidamente, spargendu si trà i moduli di batteria, i cabinet di batteria è ancu i compartimenti di batterie di accumulazione d'energia. I gas inflammabili liberati quandu a batteria brusgia prolungheranu ulteriormente u tempu di combustione, aumenteranu a difficultà di spegnimentu è ancu causeranu una splusione, purtendu infine à gravi danni ecunomichi è persunali.
Proporzioni di u tipu di batteria in l'accidenti di almacenamentu d'energia (Unità: %)
L'accidenti in e centrale elettriche di almacenamiento d'energia si verificanu spessu, è i prublemi di sicurezza di l'almacenamiento d'energia devenu esse affrontati urgentemente: secondu statistiche incomplete di a Rete Energetica Internaziunale, un totale di 37 splusioni di centrali elettriche di almacenamiento d'energia sò accadute in u mondu sanu da u 2011 à ghjennaghju 2022, di e quali 4 sò accadute in Cina. U 16 d'aprile di u 2021, un accidente di centrale elettriche di almacenamiento d'energia à Beijing Guoxuan Fuweis Solar Storage and Charging Technology Co., Ltd. hà causatu una morte, dui pompieri sò morti, un pompiere hè statu feritu è sò state causate perdite dirette di pruprietà di 16.61 milioni di yuan; da a perspettiva di l'accidenti di veiculi di nova energia, secondu i dati publicati da l'Uffiziu di u Focu è di u Salvataggio di u Ministeru di a Gestione di l'Emergenze, in u primu trimestre di u 2022, un totale di 640 incendi di veiculi di nova energia sò stati segnalati in Cina, un aumentu di 32% rispetto à u listessu periodu di l'annu scorsu; Da u puntu di vista di u tipu di batteria incidente, 82% di l'accidenti di almacenamentu d'energia sò stati causati da batterie à u litiu ternarie, principalmente perchè a temperatura di decomposizione di u materiale di l'elettrodu pusitivu di a batteria à u litiu ternaria hè solu 200 ° C, chì hè propensa à a fuga termica è dunque à u focu.
Avvisu Precoce: A Prima Linea di Difesa per a Sicurezza di l'ESS, in Evoluzione cù Requisiti di Fuga Termale più Severi
Avvisu precoce: I requisiti per a fuga termica sò in crescita, ciò chì impone requisiti più elevati à a tecnulugia di avvertimentu precoce. A tecnulugia di avvertimentu precoce di fuga termica integra principalmente u mecanismu di guastu di sicurezza di a batteria cù a tecnulugia di intelligenza artificiale big data per stabilisce mudelli di avvertimentu precoce di sicurezza per diverse modalità di guastu. Quelli cumunimenti usati includenu cortocircuitu internu di a batteria, deposizione di litiu, anomalia di capacità, ecc. Questi cambiamenti anormali in a batteria si manifestanu cum'è anomalie o traiettorie anormali di tensione, temperatura, corrente è altri dati in i dati di funziunamentu di a batteria. Attraversu l'analisi multidimensionale di tensione, corrente, temperatura è altri dati registrati da BMS durante u funziunamentu di a batteria, l'infurmazioni di guastu di a batteria ponu esse identificate, è u risicu di sicurezza di a batteria pò esse ghjudicatu per ottene u scopu di l'avvisu precoce. Cù u miglioramentu cuntinuu di i requisiti di l'industria per a fuga termica, l'ubbiettivu di fuga termica hè statu aumentatu da i 5 minuti originali à 30 minuti, 60 minuti, è ancu più di 24 ore senza focu apertu / senza diffusione, ciò chì impone requisiti più elevati à a tecnulugia di prutezzione è soppressione di fuga termica di u sistema di batteria di putenza.
In u futuru, hè sempre necessariu sviluppà sensori più sensibili è affidabili nantu à a basa esistente è riduce i so costi, è à u listessu tempu esplorà s'ellu ci sò metudi d'alerta precoce più efficaci per migliurà ulteriormente a sicurezza è l'affidabilità di i sistemi di batterie à ioni di litiu. Per esempiu, in u sistema d'alerta precoce cù a temperatura cum'è u principale parametru caratteristicu, e termocoppie o sensori utilizati in u passatu per misurà direttamente a temperatura di a superficia anu certi errori. Attualmente, esperti è studiosi anu cunsideratu l'usu di a rilevazione infrarossa o di sensori integrati per migliurà a precisione di i dati di temperatura misurati. In u futuru, metudi di misurazione di a temperatura più precisi è sensori di temperatura integrati resistenti à alta temperatura è d'alta precisione ponu esse aduprati per monitorà a temperatura di a batteria. A precisione deve esse almenu più alta di i requisiti più alti di i standard di precisione esistenti. Inoltre, u sistema di monitoraghju di a batteria pò esse cumminatu cù a tecnulugia di previsione di a temperatura di a batteria per ottene dati di temperatura di a batteria più precisi.
Sfide di Soppressione di l'Incendii: Altu Risicu d'Incendiu è Difficile Estinzione in i Sistemi di Accumulazione di Energia
Fine di l'estinzione di u focu:
A "fuga termica" hè a causa principale di i periculi per a sicurezza di e batterie à ioni di litiu: U mecanismu di fuga termica di e batterie à ioni di litiu include trè tappe. A prima tappa: a tappa iniziale di fuga termica di e batterie à u litiu. A causa di fattori interni è esterni, a temperatura interna di a batteria aumenta rapidamente à 90 ~ 100 ℃. In questu mumentu, u stratu di passivazione SEI nantu à a superficia di l'elettrodu negativu si decompone è libera un calore enorme, pruvucendu un rapidu aumentu di a temperatura interna di a batteria; quandu a temperatura righjunghje rispettivamente 135 ℃ è 166 ℃, i diafragmi PE è PP cumincianu à scioglie. Cù l'aumentu cuntinuu di a temperatura, u diafragma si restringe, è l'elettrodi pusitivi è negativi si cuntattanu per causà un cortu circuitu, pruvucendu cusì un rilasciu continuu di calore di a batteria. A seconda tappa: a tappa di gonfiamentu di a batteria, à una temperatura di circa 250 ~ 350 ℃, u litiu reagisce cù u solvente organicu in l'elettrolitu per volatilizà u gasu idrocarburicu inflammabile. A terza tappa: fuga termica di a batteria, tappa di fallimentu di splusione, in questa tappa, u materiale di l'elettrodu pusitivu in u statu di carica cuntinueghja à subisce una reazione di decomposizione di ossidazione violenta cù l'elettrolitu, generendu temperature elevate è una grande quantità di gas tossicu, pruvucendu a brusgiatura viulenta di a batteria o ancu l'esplosione.
Sistemi di accumulazione di energia à batterie à ioni di litiu sò soprattuttu rapprisentati da unità di almacenamentu prefabbricate di tipu container. Quessi sistemi sò tipicamente cumposti da decine di celle di batteria cunnesse in serie è in parallelu per furmà moduli di batteria. Quessi moduli sò poi cunnessi in serie per creà stringhe di batterie, chì sò ulteriormente integrate in parallelu in un unicu armadiu di batterie di almacenamentu di energia.
L'incendii chì implicanu sistemi di accumulazione di energia di batterie à ioni di litiu presentanu parechje caratteristiche distinte:
- Combustione intensa è rapida propagazione termica
- Alta tossicità, fumu densu è putenziale di periculu significativu
- Altu risicu di riaccensione è difficultà cunsiderevule di spegnimentu
Cusì, e preoccupazioni di sicurezza assuciate à i sistemi di almacenamiento di energia basati nantu à ioni di litiu anu suscitatu una attenzione crescente in l'ultimi anni.
Sfide di Soppressione di l'Incendii: Mancanza di Agenti Estingenti Mirati
Mancanza di agenti mirati di soppressione di l'incendii per i sistemi di accumulazione di energia:
Datu l'altu risicu d'incendiu è a difficultà di spegnimentu assuciati à i sistemi di accumulazione d'energia, l'agenti attuali di soppressione di u focu si rivelanu spessu inefficaci per l'incendii di batterie à ioni di litiu. Per esempiu, l'estintori à polvere secca anu pocu o nisun effettu nantu à a soppressione di tali incendi. Agenti cum'è Halon 1301, CO₂ è FM-200 (eptafluoropropano) sò capaci solu di spegne fiamme aperte, ma ùn ponu micca inibisce fundamentalmente l'iniziu di a fuga termica o impedisce a riaccensione. Quessi agenti mancanu sia di capacità di raffreddamentu sia di soppressione efficace di u focu, rendenduli inadatti per l'incendii di batterie à u litiu.
I sistemi di sprinkler d'acqua, benchì tecnicamente maturi, economici è rispettosi di l'ambiente, offrenu un raffreddamentu è una soppressione di l'incendii efficaci. Tuttavia, l'acqua cum'è mezu di spegnimentu presenta svantaghji significativi: richiede grandi volumi, durate prolungate di lotta contr'à l'incendii è presenta un risicu elevatu di causà corti circuiti è danni irreversibili à e batterie, rendendu a stazione di accumulazione di energia inutilizzabile dopu à l'incendiu.
L'agenti estinguenti à basa d'acqua sò relativamente efficaci in u raffreddamentu è l'estinzione di l'incendii: In generale, l'agenti estinguenti solidi sò guasi inefficaci in a lotta contru l'incendii in i sistemi di accumulazione di energia di batterie à ioni di litiu; l'agenti estinguenti à gas anu una scarsa efficienza di estinzione è effetti di raffreddamentu limitati; l'agenti estinguenti à basa d'acqua ùn sò micca solu rispettosi di l'ambiente è à bassu costu, ma anu ancu effetti significativi di raffreddamentu è di estinzione. Dunque, a prutezzione da l'estinzione di l'incendii hè realizata per i periculi d'incendiu di e batterie à litiu, in particulare i sistemi di batterie à litiu di accumulazione di energia à grande scala, è novi agenti estinguenti à alta efficienza è anti-riaccensione è sistemi è dispositivi di liberazione di agenti estinguenti sò cuncipiti è sviluppati, ciò chì hè favurevule à u applicazione cummerciale à grande scala di sistemi di almacenamiento di energia di batterie à ioni di litiu.
In paragone cù e batterie di i veiculi elettrichi, l'incendii di i sistemi di accumulazione d'energia presentanu periculi più grandi.
Cunsiderendu e differenze trà i requisiti di scala è di prestazione di e batterie di almacenamiento di energia è di e batterie di i veiculi elettrici, analizzemu principalmente da i seguenti aspetti:
Scala di u sistema di batteria: Tramindui i sistemi di almacenamiento di energia à ioni di litiu è veiculi elettrichi 48v 60v 72v 96v batterie à ioni di litiu cum'è unità basiche, è i so cumpunenti ponu esse divisi in quattru livelli: celle di batteria, moduli, pacchi di batterie è sistemi. Tuttavia, u numeru di celle di batteria in i sistemi di almacenamiento di energia supera di gran lunga quellu di i sistemi di batterie di veiculi elettrici, è l'energia generale di i dispositivi di almacenamiento di energia hè da 1 à 2 ordini di grandezza più alta di quella di i sistemi di batterie di veiculi elettrici, rendendu a portata è l'impattu di l'accidenti d'incendiu più serii.
Meccanismu di l'incendii: Sia l'incendii di i sistemi di accumulazione d'energia sia quelli di e batterie di i veiculi elettrici sò causati da l'abusu di e batterie, ciò chì porta à a fuga termica di una sola batteria, causendu cusì incidenti d'incendiu à grande scala. Tuttavia, e caratteristiche di propagazione di u focu di i dui ùn sò micca esattamente listesse. In l'incendii di veiculi elettrichi, a temperatura di una cellula di batteria chì scappa da u cuntrollu termicu aumenta, pruvucendu incendi in e cellule o moduli di batteria adiacenti; mentre chì i sistemi di almacenamiento di energia sò generalmente cumposti da più di una decina o ancu decine di moduli, è a fuga termica di una sola batteria di solitu provoca a diffusione di incendi trà i moduli.
Misure di prevenzione è cuntrollu di l'incendii: A prevenzione è u cuntrollu di l'incendii di i sistemi di accumulazione di energia di batterie lifepo4 richiedenu di solitu a cunsiderazione di a cuncepzione di sicurezza di i moduli, u sistema di gestione di a batteria, u sistema di segnalazione di incendi è u sistema di lotta contru l'incendii. Tuttavia, per via di a limitazione di u vulume di u compartimentu di a batteria, a prevenzione è u cuntrollu di l'incendii di i sistemi di batterie di veiculi elettrici implicanu di solitu solu i primi dui livelli. Per i sistemi di accumulazione di energia, postu chì a fuga termica di e batterie à ioni di litiu erutta in una catena è u focu si sparghje rapidamente, a puntualità di u sistema di segnalazione è l'efficacia di u sistema di lotta contru l'incendii sò assai critiche.
Norme di valutazione di a sicurezza: Per a valutazione di a sicurezza di e batterie di i veiculi elettrici, si prega di riferisce à UL2580-2013 "Standard di Specificazione di Sicurezza di e Batterie di i Veiculi Elettrici" è GB/T 31485-2015 "Requisiti di Sicurezza è Metodi di Test per e Batterie di Potenza per Veiculi Elettrici" è altre norme è specifiche. Attualmente, ùn ci hè nisuna norma di valutazione quantitativa per a sicurezza di e batterie di accumulazione di energia. In l'applicazioni pratiche, si citanu a maiò parte di e norme di prova pertinenti per e batterie à ioni di litiu per i veiculi elettrici. Cumu quantificà u sistema di valutazione di a sicurezza di i sistemi di accumulazione di energia hà bisognu di una ricerca approfondita.
Tenendu contu di l'aumentu reale di a dumanda per i sistemi di alerta precoce è di lotta contru l'incendii di i sistemi di almacenamiento di energia è di e differenze è di e paraguni cù e batterie di i veiculi elettrichi, pensemu chì cù u sviluppu in piena espansione di l'industria di l'almacenamiento di energia, a dumanda di sistemi di lotta contru l'incendii per l'almacenamiento di energia pò aumentà significativamente, aprendu una bona opportunità per u sviluppu di l'industria.
Boom sustinutu da pulitiche in a sicurezza antincendiu di l'accumulazione d'energia: una pista di crescita à longu andà
A pulitica mette in risaltu a sicurità di a prutezzione contru l'incendii di l'almacenamentu d'energia, chì hè benefica per u sviluppu di l'industria: u "Regolamentu di Sicurezza di e Centrali Elettriche di Accumulazione d'Energia Elettrochimica (Bozza per Cummenti)" publicatu in settembre 2021 richiede chì a prutezzione contru l'incendii di l'almacenamentu d'energia sia integrata in u sistema di videosorveglianza è chì si stabiliscinu suluzioni sistematiche, più raffinate è tecnologiche, è stipula i requisiti di sicurezza per i requisiti tecnichi di sicurezza di l'equipaggiu di e centrali elettriche di accumulazione d'energia, u funziunamentu, a manutenzione, a revisione, i testi, ecc. U "14esimu Pianu Quinquennale per u Travagliu Naziunale di Prutezzione contru l'Incendii" publicatu in ferraghju 2022 hà prupostu di rinfurzà a cuncepzione di a prutezzione contru l'incendii è a gestione di e fonti intornu à e nuove strutture di accumulazione d'energia. Diverse pulitiche presentanu requisiti dettagliati per a custruzione è a gestione di e centrali elettriche di accumulazione d'energia; guidanu a custruzione di strutture di prutezzione contru l'incendii di accumulazione d'energia di supportu per migliurà a sicurità di l'operazioni di e centrali elettriche di accumulazione d'energia; presentanu l'ubbiettivu di capacità installata per u 2025 è l'ubbiettivi di riduzione di i costi è di miglioramentu di l'efficienza, è e pulitiche guidanu u sviluppu di u mercatu di l'almacenamentu d'energia.
Cù l'implementazione di una quantità di pulitiche è norme relative à a sicurezza contru l'incendii di u almacenamentu d'energia, si pò prevede chì a scala di a capacità installata di almacenamentu d'energia aumenterà rapidamente. L'impurtanza di a prutezzione contru l'incendii di u almacenamentu d'energia continuerà à esse messa in risaltu sottu à e nuove norme. Si prevede chì a proporzione di l'investimentu in a prutezzione contru l'incendii di u almacenamentu d'energia aumenterà ulteriormente, è l'industria di a prutezzione contru l'incendii di u almacenamentu d'energia puderia inaugurà una longa pendenza di neve.
Diverse applicazioni a valle di l'accumulazione di energia Sicurezza antincendio pronta per una rapida espansione
I scenarii d'applicazione à valle sò diversificati, è si prevede chì i prudutti di prutezzione da u focu di almacenamiento d'energia aumenteranu di vulume durante u 14esimu periodu di u Pianu Quinquennale: e materie prime à monte di a catena industriale di i prudutti di prutezzione da u focu di almacenamiento d'energia includenu principalmente parti strutturali, cumpunenti elettronichi, chassis è agenti estinguenti; in più di e centrale elettriche di almacenamiento d'energia, i scenarii d'applicazione à valle di i prudutti di prutezzione da u focu di almacenamiento d'energia includenu ancu veiculi à nova energia, biciclette elettriche è almacenamiento d'energia domestica. Cù l'espansione di a scala di l'almacenamiento d'energia in l'industria à valle, i standard di sicurezza antincendiu diventeranu più severi, è a dumanda di prudutti di prutezzione da u focu di almacenamiento d'energia avarà ampie prospettive.
Aspittemu chì, da u 2025, u mercatu domesticu di a prutezzione da u focu per u almacenamentu d'energia duveria ghjunghje à 6.514 miliardi di yuan, cù un CAGR di 113% da u 2021 à u 2025; a futura pista di prutezzione da u focu per u almacenamentu d'energia hè longa è ripida, è si prevede chì raggiungerà una crescita rapida. L'ipotesi principali sò e seguenti:
A nova capacità installata di a Cina di almacenamiento di energia elettrochimica: Sicondu u Libru Biancu di Ricerca di l'Industria di l'Almacenamiento di l'Energia 2023, a nova capacità installata di a Cina di almacenamiento di energia elettrochimica in u 2024 hè di 1559.6 MW. Supponemu chì a capacità installata cumulativa di almacenamiento di energia elettrochimica crescerà à un tassu di crescita annuale cumpostu di u 64% da u 2021 à u 2025; Basatu annantu à u rapportu di almacenamiento di energia di e principali pruvince in Cina cum'è calculatu da GGII, supponemu chì u tempu di almacenamiento hè di 2 ore;
Rapportu di l'investimentu in a prutezzione contru l'incendii: Sicondu l'annunziu di a Cumpagnia di Pompieri Qingniao, a proporzione attuale di e spese per a prutezzione contru l'incendii in Cina hè di circa 2%, chì hè più alta à l'esteru; Aspittemu chì cù a publicazione di u "Regolamentu di Sicurezza di e Centrali Elettriche di Accumulazione di Energia Elettrochimica", a proporzione di l'investimentu in a prutezzione contru l'incendii duveria cuntinuà à cresce, supponendu chì a proporzione di l'investimentu in a prutezzione contru l'incendii righjunghjerà u 7% in u 2025;
Prezzu mediu di l'offerte di almacenamiento d'energia: Sicondu i dati di Jibang New Energy Network, u prezzu mediu generale di l'offerta di i prughjetti tipici di almacenamiento d'energia in u 2024 hà righjuntu 1.476 RMB/Wh, è l'Amministrazione Naziunale di l'Energia è altri anu enfatizatu chì e centrale elettriche di almacenamiento d'energia devenu ottimizà i costi durante u sviluppu. Supponemu chì u costu di i prughjetti di almacenamiento d'energia diminuirà di 5% ogni annu.
