Energia biltegiratzeko istripu maizek suteen segurtasunaren eskaria handitzen dute ESSn
Energia elektrokimikoaren biltegiratzea energia-intentsibo handiko gailu kimiko integratua da. Bateriaren gehiegizko erabilera gertatzen bada, hala nola gehiegizko kargatzea, gehiegizko deskargatzea, gehiegizko korrontea, ihes termikoa eta barne zirkuitulaburra, erraz pilatuko da beroa bateriaren barruan. Puntu kritikoa gainditu ondoren, ihes termikoa gertatuko da, eta ihes termikoa azkar hedatuko da, bateria-moduluen, bateria-armairuen eta baita energia biltegiratzeko bateria-konpartimentuen artean ere. Bateria erretzean askatzen diren gas sukoiek errekuntza-denbora luzatuko dute, itzaltzeko zailtasuna handituko dute eta leherketa bat ere eragingo dute, azkenean kalte ekonomiko eta pertsonal larriak eraginez.
Energia biltegiratzeko istripuetan bateria motaren proportzioak (unitatea: %)
Energia biltegiratzeko zentral elektrikoetan istripuak maiz gertatzen dira, eta energia biltegiratzeko segurtasun arazoei premiazkoa zaie aurre egitea: Nazioarteko Energia Sarearen estatistika osatugabeen arabera, 37tik 2011ko urtarrilera bitartean mundu osoan 2022 energia biltegiratzeko zentral leherketa gertatu ziren, eta horietatik 4 Txinan gertatu ziren. 16eko apirilaren 2021an, Beijing Guoxuan Fuweis Solar Storage and Charging Technology Co., Ltd.-n energia biltegiratzeko zentral elektriko bateko istripu batek heriotza bat, bi suhiltzaile hil ziren, suhiltzaile bat zauritu zen eta 16.61 milioi yuaneko zuzeneko ondasun galerak eragin ziren; energia berriko ibilgailuen istripuen ikuspegitik, Larrialdi Kudeaketako Ministerioko Suhiltzaileen eta Erreskate Bulegoak argitaratutako datuen arabera, 2022ko lehen hiruhilekoan, 640 energia berriko ibilgailuen sute izan ziren Txinan, aurreko urteko aldi beraren aldean % 32ko igoera; Istripu-bateria motaren ikuspuntutik, energia biltegiratzeko istripuen % 82 litio hirutarretako bateriek eragin zituzten, batez ere litio hirutarretako bateriaren elektrodo positiboaren materialaren deskonposizio-tenperatura 200 °C-koa baino ez delako, eta horrek ihes termikoa eta, beraz, sutea eragiten duelako.
Alerta goiztiarra: ESS segurtasunerako lehen defentsa-lerroa, ihes termikoen baldintza zorrotzagoekin eboluzionatzen ari da
Alerta goiztiarra: Ihes termikoaren eskakizunak gero eta handiagoak dira, eta horrek eskakizun handiagoak ezartzen dizkio abisu goiztiarraren teknologiari. Ihes termikoaren abisu goiztiarraren teknologiak batez ere bateriaren segurtasun-akatsen mekanismoa integratzen du datu handien adimen artifizialeko teknologiarekin, hainbat akats modutarako segurtasun-abisu goiztiarraren ereduak ezartzeko. Ohikoenen artean, bateriaren barne-laburdura, litio-deposizioa, edukiera-anomalia eta abar daude. Bateriaren aldaketa anormal hauek bateriaren funtzionamendu-datuetan tentsioaren, tenperaturaren, korrontearen eta beste datu batzuen anomalia edo ibilbide anormal gisa agertzen dira. BMS-k bateriaren funtzionamenduan zehar erregistratutako tentsioaren, korrontearen, tenperaturaren eta beste datu batzuen analisi multidimentsionalaren bidez, bateriaren akatsen informazioa identifikatu daiteke, eta bateriaren segurtasun-arriskua ebaluatu daiteke abisu goiztiarraren helburua lortzeko. Industriaren ihes termikoaren eskakizunen etengabeko hobekuntzarekin, ihes termikoaren helburua hasierako 5 minututik 30 minutura, 60 minutura eta su irekirik/hedapenik gabe 24 ordu baino gehiagora igo da, eta horrek eskakizun handiagoak ezartzen dizkio bateria-sistemaren ihes termikoaren babesari eta ezabatze-teknologiari.
Etorkizunean, beharrezkoa da oraindik ere sentsore sentikorragoak eta fidagarriagoak garatzea dauden oinarrietan eta haien kostuak murriztea, eta, aldi berean, aztertu ea abisu goiztiarreko metodo eraginkorragoak dauden litio-ioizko bateria-sistemen segurtasuna eta fidagarritasuna areagotzeko. Adibidez, tenperatura parametro karakteristiko nagusitzat duen abisu goiztiarreko sisteman, iraganean gainazaleko tenperatura zuzenean neurtzeko erabiltzen ziren termopareek edo sentsoreek errore batzuk dituzte. Gaur egun, adituek eta ikertzaileek infragorri detekzioa edo integratutako sentsoreak erabiltzea aztertu dute neurtutako tenperatura-datuen zehaztasuna hobetzeko. Etorkizunean, tenperatura neurtzeko metodo zehatzagoak eta tenperatura altuko erresistenteak eta zehaztasun handiko integratutako tenperatura-sentsoreak erabil daitezke bateriaren tenperatura kontrolatzeko. Zehaztasuna gutxienez zehaztasun-estandar gorenen eskakizunak baino handiagoa izan beharko litzateke. Gainera, bateriaren monitorizazio-sistema bateriaren tenperaturaren iragarpen-teknologiarekin konbina daiteke bateriaren tenperaturaren datu zehatzagoak lortzeko.
Suteak itzaltzeko erronkak: sute arrisku handia eta itzaltze zaila energia biltegiratzeko sistemetan
Sua itzaltzeko amaiera:
"Ihes termikoa" da litio-ioi baterien segurtasun arriskuen erroa: Litio-ioi baterien ihes termikoaren mekanismoak hiru etapa ditu. Lehenengo etapa: litio baterien ihes termikoaren hasierako etapa. Barne eta kanpoko faktoreen ondorioz, bateriaren barne tenperatura azkar igotzen da 90~100 ℃-ra. Une horretan, elektrodo negatiboaren gainazaleko SEI pasibazio geruza deskonposatzen da eta bero handia askatzen du, bateriaren barne tenperatura azkar igotzea eraginez; tenperatura 135 ℃ eta 166 ℃-ra iristen denean, hurrenez hurren, PE eta PP diafragmak urtzen hasten dira. Tenperatura gehiago igotzen den heinean, diafragma uzkurtu egiten da, eta elektrodo positiboak eta negatiboak elkar ukitzen dute zirkuitulabur bat eraginez, eta horrela bateriaren etengabeko bero askapena eragiten da. Bigarren etapa: bateriaren puzte etapa, 250~350 ℃ inguruko tenperaturan, litioak elektrolitoan dagoen disolbatzaile organikoarekin erreakzionatzen du hidrokarburo gas sukoia lurruntzeko. Hirugarren etapa: bateriaren ihes termikoa, leherketa-hutsegite etapa, etapa honetan, kargatzen ari den elektrodo positiboaren materialak oxidazio-deskonposizio erreakzio bortitza jasaten jarraitzen du elektrolitoarekin, tenperatura altua eta gas toxiko kopuru handia sortuz, bateria bortizki erretzea edo baita lehertzea ere eraginez.
Litio-ioizko bateriaren energia biltegiratzeko sistemak batez ere aurrez fabrikatutako edukiontzi motako biltegiratze unitateek ordezkatzen dituzte. Sistema hauek normalean seriean eta paraleloan konektatutako dozenaka bateria-zelulaz osatuta daude bateria-moduluak osatzeko. Modulu hauek seriean konektatzen dira bateria-kateak sortzeko, eta hauek, gainera, paraleloan integratzen dira energia biltegiratzeko bateria-armairu bakar batean.
Litio-ioizko bateria-energia biltegiratzeko sistemek eragindako suteek hainbat ezaugarri bereizgarri dituzte:
- Errekuntza bizia eta hedapen termiko azkarra
- Toxikotasun handia, ke trinkoa eta arrisku potentzial handia
- Berriro pizteko arrisku handia eta itzaltzeko zailtasun handia
Ondorioz, litio-ioizko energia biltegiratzeko sistemek eragindako segurtasun-kezkek gero eta arreta handiagoa piztu dute azken urteotan.
Suteak itzaltzeko erronkak: Itzaltzaile zuzenduen falta
Energia Biltegiratzeko Sistemetarako Suteen Aurkako Agente Zuzenduen Falta:
Energia biltegiratzeko sistemek eragindako sute arrisku handia eta itzaltzeko zailtasuna kontuan hartuta, egungo suteak itzaltzeko agenteak askotan ez dira eraginkorrak litio-ioizko baterien suteetarako. Adibidez, hauts lehorreko itzalgailuek eragin txikia edo batere ez dute horrelako suteak itzaltzeko. Halon 1301, CO₂ eta FM-200 (heptafluoropropanoa) bezalako agenteek sugar irekiak itzaltzeko bakarrik dira gai, baina ezin dute funtsean ihes termikoaren hasiera eragotzi edo berriro piztea eragotzi. Agente hauek ez dute hozteko eta suteak itzaltzeko gaitasun eraginkorrik, eta horrek desegokiak bihurtzen ditu litiozko baterien suteetarako.
Ur-ihinztagailu sistemek, teknikoki helduak, kostu-eraginkorrak eta ingurumena errespetatzen duten arren, hozte eta suteak itzaltzeko aukera ematen dute. Hala ere, ura itzaltzeko bitarteko gisa erabiltzeak eragozpen handiak ditu: bolumen handiak behar ditu, suteak itzaltzeko denbora luzea behar du, eta zirkuitulaburrak eta bateriei kalte itzulezinak eragiteko arrisku handia du, energia biltegiratzeko estazioa erabilezin bihurtuz sutearen ondoren.
Uretan oinarritutako su-itzalgailuak nahiko eraginkorrak dira suteak hozteko eta itzaltzeko: Oro har, su-itzalgailu solidoak ia ez dira eraginkorrak litio-ioizko baterien energia biltegiratzeko sistemetan suteak itzaltzeko; gas bidezko su-itzalgailuek su-itzalgailuen eraginkortasun eskasa eta hozte-efektu mugatuak dituzte; uretan oinarritutako su-itzalgailuak ez dira ingurumena errespetatzen dutenak eta kostu txikikoak bakarrik, baizik eta hozte- eta su-itzalgailu-efektu nabarmenak ere badituzte. Hori dela eta, su-itzalgailuen aurkako babesa egiten da litiozko baterien sute-arriskuetarako, batez ere eskala handiko energia biltegiratzeko litiozko bateria-sistemetarako, eta eraginkortasun handiko eta berriro piztearen aurkako su-itzalgailu berriak eta su-itzalgailuen askapen-sistemak eta gailu berriak diseinatu eta garatzen dira, eta hori lagungarria da... Litio-ioizko bateriaren energia biltegiratzeko sistemen aplikazio komertzial handia.
Ibilgailu elektrikoen bateriekin alderatuta, energia biltegiratzeko sistemen suteek arrisku handiagoak sortzen dituzte
Energia-biltegiratze baterien eta ibilgailu elektrikoen baterien eskala- eta errendimendu-eskakizunen arteko desberdintasunak kontuan hartuta, batez ere alderdi hauetatik aztertzen ditugu:
Bateriaren sistemaren eskala: Litio-ioizko energia biltegiratzeko sistemak eta ibilgailu elektrikoak 48v 60v 72v 96v litio-ioizko bateriak oinarrizko unitate gisa, eta haien osagaiak lau mailatan bana daitezke: bateria-zelulak, moduluak, bateria-paketeak eta sistemak. Hala ere, energia biltegiratzeko sistemetan dauden bateria-zelulen kopurua ibilgailu elektrikoen bateria-sistemetakoa baino askoz handiagoa da, eta energia biltegiratzeko gailuen energia orokorra ibilgailu elektrikoen bateria-sistemetakoa baino 1 edo 2 magnitude-ordena handiagoa da, eta horrek sute-istripuen hedadura eta eragina larriagotzen ditu.
Sute-istripuen mekanismoa: Energia biltegiratzeko sistemak eta ibilgailu elektrikoen baterien suteak bateriaren gehiegizko erabileraren ondorioz gertatzen dira, eta horrek bateria bakar baten ihes termikoa eragiten du, eta, ondorioz, eskala handiko sute-istripuak eragiten ditu. Hala ere, bien suaren hedapen-ezaugarriak ez dira berdinak. Ibilgailu elektrikoen suteetan, ihes termikoa duen bateria-zelula baten tenperatura igotzen da, eta horrek suteak eragiten ditu ondoko bateria-zelula edo moduluetan; energia biltegiratzeko sistemak normalean dozena bat edo dozenaka moduluz osatuta daude, eta bateria bakar baten ihes termikoak suteak moduluen artean hedatzea eragiten du normalean.
Suteak prebenitzeko eta kontrolatzeko neurriak: Lifepo4 baterien energia biltegiratzeko sistemen suteak prebenitzeko eta kontrolatzeko, normalean, moduluen segurtasun-diseinua, bateriaren kudeaketa-sistema, suteen abisu-sistema eta suteen aurkako sistema kontuan hartu behar dira. Hala ere, bateriaren konpartimentuaren bolumen-mugak direla eta, ibilgailu elektrikoen bateria-sistemen suteak prebenitzeko eta kontrolatzeko, normalean, lehenengo bi mailak baino ez dira kontuan hartzen. Energia biltegiratzeko sistemetarako, litio-ioizko baterien ihes termikoa kate batean lehertzen denez eta sua azkar hedatzen denez, abisu-sistemaren puntualtasuna eta suteen aurkako sistemaren eraginkortasuna oso kritikoak dira.
Segurtasun-ebaluazio estandarrak: Ibilgailu elektrikoen baterien segurtasun-ebaluaziorako, jo UL2580-2013 "Ibilgailu elektrikoen baterien segurtasun-espezifikazio estandarra" eta GB/T 31485-2015 "Segurtasun-eskakizunak eta proba-metodoak ibilgailu elektrikoetarako baterientzat" eta beste estandar eta zehaztapen batzuetara. Gaur egun, ez dago energia-biltegiratze baterien segurtasunerako ebaluazio kuantitatiboko estandarrik. Aplikazio praktikoetan, ibilgailu elektrikoetarako litio-ioizko baterien proba-estandar garrantzitsu gehienak aipatzen dira. Energia-biltegiratze sistemen segurtasun-ebaluazio sistema nola kuantifikatu ikerketa sakona behar da.
Energia biltegiratze sistemen abisu goiztiar eta suteen aurkako muturretan izandako eskariaren benetako igoera eta ibilgailu elektrikoen bateriekin dauden desberdintasunak eta konparaketak kontuan hartuta, uste dugu energia biltegiratze industriaren garapen gorakorrarekin, energia biltegiratzeko suteen aurkako eskaria nabarmen handitu daitekeela, industriaren garapenerako aukera ona sortuz.
Energia biltegiratzearen suteen aurkako segurtasunaren gorakada politikoa: epe luzerako hazkunde-bidea
Politikak energia biltegiratzeko suteen aurkako babesaren segurtasuna azpimarratzen du, eta hori onuragarria da industriaren garapenerako: 2021eko irailean argitaratutako "Energia Elektrokimikoaren Biltegiratze Zentralen Segurtasun Araudia (Iruzkinak eskatzeko zirriborroa)"-k energia biltegiratzeko suteen aurkako babesa bideo-zaintza sisteman integratzea eta irtenbide sistematiko finduagoak eta teknologikoagoak ezartzea eskatzen du, eta energia biltegiratzeko zentral elektrikoen ekipamenduen segurtasun-eskakizun teknikoen, funtzionamenduaren, mantentze-lanen, berrikuspenaren, probaren eta abarren segurtasun-eskakizunak zehazten ditu. 14ko otsailean argitaratutako "Suteen aurkako Babeserako Lan Nazionalerako 2022. Bost Urteko Planak" energia biltegiratzeko instalazio berrien inguruko suteen aurkako babesaren diseinua eta iturrien kudeaketa indartzea proposatu zuen. Hainbat politikak energia biltegiratzeko zentral elektrikoak eraikitzeko eta kudeatzeko eskakizun zehatzak proposatzen dituzte; energia biltegiratzeko zentral elektrikoen funtzionamenduaren segurtasuna hobetzeko energia biltegiratzeko suteen aurkako babes-instalazioen eraikuntza gidatzen dute; 2025erako instalatutako ahalmenaren eta kostuen murrizketa eta eraginkortasunaren hobekuntza helburuak proposatzen dituzte, eta politikek energia biltegiratzeko merkatuaren garapena gidatzen dute.
Energia biltegiratzeko suteen aurkako segurtasunarekin lotutako hainbat politika eta estandar ezarri direnez, aurreikus daiteke instalatutako energia biltegiratzeko ahalmenaren eskala azkar handituko dela. Energia biltegiratzeko suteen aurkako babesaren garrantzia azpimarratzen jarraituko da estandar berrien pean. Energia biltegiratzeko suteen aurkako babesaren inbertsioaren proportzioa gehiago handitzea espero da, eta energia biltegiratzeko suteen aurkako babesaren industriak elur-malda luzea ekar dezake.
Energia biltegiratzearen hainbat aplikazio beheranzko suteen aurkako segurtasuna hedapen azkarra izateko prest
Aplikazio-eszenatoki beherakorrak dibertsifikatuta daude, eta energia biltegiratzeko suteen aurkako babes-produktuen bolumenean handitzea espero da 14. Bost Urteko Planaren aldian: energia biltegiratzeko suteen aurkako babes-produktuen industria-katearen goiko lehengaien artean, batez ere, egitura-piezak, osagai elektronikoak, txasisak eta su-itzalgailuak daude; energia biltegiratzeko zentral elektrikoez gain, energia biltegiratzeko suteen aurkako babes-produktuen beherako aplikazio-eszenatokietan energia-ibilgailu berriak, bizikleta elektrikoak eta etxeko energia-biltegiratzea ere sartzen dira. Beheko industrian energia-biltegiratzearen eskala zabaltzen den heinean, suteen aurkako segurtasun-estandarrak zorrotzagoak izango dira, eta energia biltegiratzeko suteen aurkako babes-produktuen eskaria aukera zabalak izango da.
2025erako, energia biltegiratzeko suteen aurkako babes merkatuaren espazioak 6.514 mila milioi yuanera iristea espero dugu, % 113ko hazkunde-tasa metatuarekin 2021etik 2025era; etorkizuneko energia biltegiratzeko suteen aurkako babes bidea luzea eta aldapatsua da, eta hazkunde azkarra izatea espero da. Hipotesi nagusiak hauek dira:
Txinako energia elektrokimikoaren biltegiratzearen ahalmen instalatu berria: 2023ko Energia Biltegiratzearen Industriaren Ikerketa Liburu Zuriaren arabera, Txinako energia elektrokimikoaren biltegiratzearen ahalmen instalatu berria 2024an 1559.6 MW-koa izango da. Uste dugu energia elektrokimikoaren biltegiratzearen ahalmen instalatutakoa % 64ko urteko hazkunde-tasa konposatuan haziko dela 2021etik 2025era; GGII-k kalkulatutako Txinako probintzia nagusien energia biltegiratze-ratioan oinarrituta, biltegiratze-denbora 2 ordukoa dela suposatzen dugu;
Suteen aurkako inbertsioaren ratioa: Qingniao Suhiltzaileen Konpainiaren iragarpenaren arabera, Txinan suteen aurkako gastuaren proportzioa % 2 ingurukoa da gaur egun, eta atzerrian handiagoa da; "Energia Elektrokimikoaren Biltegiratze Zentral Elektrikoen Segurtasun Araudia" argitaratu ondoren, suteen aurkako inbertsioaren proportzioa handitzen jarraituko duela espero dugu, 7ean suteen aurkako inbertsioaren proportzioa % 2025ra iritsiko dela suposatuz;
Energia biltegiratzeko eskaintzen batez besteko prezioa: Jibang New Energy Network-en datuen arabera, 2024an energia biltegiratzeko proiektu tipikoen batez besteko eskaintza orokorra 1.476 RMB/Wh-ra iritsi zen, eta Energia Administrazio Nazionalak eta beste batzuek azpimarratu zuten energia biltegiratzeko zentral elektrikoek kostuak optimizatu behar dituztela garatzen diren bitartean. Uste dugu energia biltegiratzeko proiektuen kostua % 5 jaitsiko dela urtero.
