Tantangan Safety lan Analisis Risiko Sistem Panyimpenan Energi Ngarep

Muga 8, 2025

Masalah Keamanan Sistem Energi

Kanthi pangembangan energi sing bisa dianyari, sistem panyimpenan energi saya akeh digunakake ing sistem tenaga. Nanging, masalah keamanan sistem panyimpenan energi uga dadi penting.

Ana akeh jinis baterei panyimpenan energi, kalebu baterei timbal-asam, baterei lithium-ion, baterei sodium-ion, baterei aliran lan baterei sodium-sulfur, saben duwe ciri dhewe lan cocok kanggo skenario beda. Antarane wong-wong mau, baterei lithium wis dadi rute technical utama ing lapangan panyimpenan energi karo Kapadhetan energi dhuwur, umur dawa, efficiency dhuwur lan respon cepet. Baterei lithium-ion 48V 60V 72V digunakake akeh ing kendaraan listrik, elektronik konsumen lan sistem energi skala gedhe, promosi pangembangan teknologi lan aplikasi sing gegandhengan.

Nanging, baterei lithium-ion uga duwe sawetara tantangan sing signifikan, utamane ing stabilitas termal. Baterei litium-ion bisa uga ngalami pelarian termal ing kahanan sing ekstrem kayata suhu dhuwur, overcharge utawa sirkuit cendhak, nyebabake geni utawa bledosan baterei lithium. Bebaya safety iki nggawe baterei lithium-ion ngadhepi risiko bledosan dhuwur ing sistem panyimpenan energi, dadi salah sawijining panyebab utama kacilakan safety.

Miturut statistik sing ora lengkap, ing limang taun kepungkur (2019 nganti 20241, puluhan kebakaran utawa bledosan kedadeyan ing stasiun listrik panyimpenan energi ing saindenging jagad. Antarane, kacilakan sing disebabake dening baterei lithium-ion nganti 80%. ngrampungake tantangan iki, industri aktif njelajah solusi teknis kanggo nambah stabilitas termal baterei lithium-ion lan ngembangaken teknologi baterei panyimpenan energi anyar kanggo entuk safety lan linuwih.

Laporan Analisis Kecelakaan Beijing Jimei Dahongmen 25MWh DC Photovoltaic Storage and Charging Integrated Power Station Project of EPRI

Miturut China Electric Power Research Institute's Beijing Fengtai District Energy Storage Power Station Fire and Explosion Accident Report Report, ing Beijing Jimei Dahongmen Power Station ngalami kacilakan tanggal 16 April. Laporan kasebut nyathet wolung alasan kanggo kacilakan kasebut:

Kualitas safety baterei panyimpenan energi
Topologi listrik saka sistem panyimpenan energi
Sistem Manajemen Baterai (BMS)
Tata letak kabel lan sabuk kabel ing situs
Desain pencegahan kebakaran pembangkit listrik
Pemantauan, peringatan dini lan sistem pemadam kebakaran stasiun listrik
Faktor meteorologi lan lingkungan
Sistem operasi lan manajemen personel ing situs

Adhedhasar kedadeyan sing dilaporake, panyebab kacilakan safety ing sistem panyimpenan energi umume bisa dikategorikake dadi patang jinis utama: risiko baterei bawaan, risiko safety eksternal, desain lan perlindungan keamanan sing ora cukup, lan faktor manajemen operasional.

1. Resiko Keamanan Baterei:

Cacat Manufaktur: Sirkuit cendhak internal bisa uga disebabake dening masalah kayata burr logam utawa lapisan elektroda sing kurang nalika produksi.
Lithium Dendrites: Pembentukan dendrit litium ing njero sel bisa nusuk pemisah, sing ndadékaké sirkuit cendhak internal.
Tuwa Baterei: Baterei sing tuwa alami bisa ngrusak safety sakabèhé sistem panyimpenan energi.

2. Risiko Keamanan Eksternal:

Bahaya Listrik: Iki kalebu overcharging, over-discharging, lan sirkuit cendhak eksternal.
Bahaya Mekanik: Karusakan sing disebabake dening remuk utawa penetrasi (contone, saka obyek sing landhep).
Bahaya Elektromagnetik: Gangguan elektromagnetik bisa ngganggu operasi normal sistem.
Bahaya Termal: Suhu sing dhuwur banget utawa sithik bisa nyebabake kinerja lan safety baterei.
Bahaya Jeblugan: Ing kahanan tartamtu, baterei bisa njeblug.
Kahanan Lingkungan sing Ora Cocok: Kahanan lingkungan sing ala bisa nyebabake risiko keamanan sing serius kanggo sistem panyimpenan energi.

3. Desain lan Proteksi Keamanan sing Ora Cekap:

Pemantauan Insulasi sing Ora Nyukupi: Proteksi insulasi sing ora cukup-kayata rusak kontaktor DC, kegagalan insulasi busbar, utawa kabel input AC sing diobong-bisa nyuda kinerja insulasi lan nyebabake kesalahan busur lan kebakaran.
Koordinasi Perlindhungan Sistem sing Miskin: Koordinasi sing ora efektif ing antarane sistem protèktif bisa kompromi safety sakabèhé.
Gagal Kontrol Sistem: Gagal ing manajemen termal utawa sistem kontrol liyane bisa nyebabake overheating utawa kobongan baterei.
Malfungsi Peralatan Tambahan: Gagal ing piranti tambahan uga bisa mengaruhi safety sakabèhé sistem panyimpenan.

4. Faktor Operasional lan Sistem Manajemen:

Kurang Koordinasi Antarane Sistem: Komunikasi lan koordinasi sing ora cukup ing antarane Sistem Manajemen Baterei (BMS), Sistem Manajemen Daya (PMS), lan Sistem Manajemen Energi (EMS), utawa operasi sing ora koordinasi antarane Sistem Kontrol Proses (PCS) lan sistem perlindungan baterei, bisa nyebabake konflik tingkat sistem. Contone, miwiti maneh PCS tanpa mriksa status baterei sawise ana kesalahan bisa nyebabake masalah antarmuka AC/DC.
Gagal Sistem Manajemen: Iki kalebu kerangka manajemen sing cacat, kontrol lingkungan sing ora apik (umpamane, kelembapan utawa bledug sing berlebihan), lan laporan kesalahan sing ora nyukupi, sing bisa nundha pangopènan lan nambah risiko safety.
Operasi lan Pangopènan Stasiun Panyimpenan Energi sing Ora Nyukupi: Manajemen lan pangopènan pasca-penyebaran sing ora apik bisa nyebabake masalah operasional sing ora bisa dirampungake, sing bisa dadi bebaya safety sing serius.

Identifikasi Risiko ing Sistem Panyimpenan Energi

Bahaya Thermal Runaway

Thermal runaway nuduhake kondisi ing ngendi tingkat generasi panas internal saka baterei Ngartekno ngluwihi tingkat boros panas sawijining. Iki nyebabake akumulasi panas kanthi cepet ing sistem, sing ora bisa dibebasake kanthi efektif, sing pungkasane nyebabake kelangan kontrol suhu lan bisa nyebabake kebakaran utawa bledosan.

Proses pelarian termal baterei biasane kaya ing ngisor iki: sel tunggal ngasilake pemanasan mandiri sing berlebihan amarga penyalahgunaan mekanik utawa listrik. Fenomena overheating iki nyebabake suhu baterei mundhak lan mlebu tahap penyalahgunaan termal, sing nyebabake pelarian termal. Proses runaway termal ngeculake gas lan kumelun sing gampang kobong, baterei wiwit kobong, lan nyebabake reaksi berantai, sing pungkasane bisa nyebabake geni utawa malah bledosan ing pembangkit listrik panyimpenan energi.

Saliyane tuwa baterei lan cacat internal, faktor ing ngisor iki uga bisa nyebabake pelarian termal:

Overcharging utawa Over-discharging: Ngisi daya utawa ngeculake baterei ngluwihi watesan operasional sing dirancang.
Gagal Sambungan Kritis: Gagal titik sambungan listrik, nyebabake bebaya safety potensial.
Gagal Sistem Manajemen: Sistem Manajemen Baterei (BMS) gagal ngawasi lan ngontrol kahanan baterei kanthi efektif.
Cacat Manufaktur: Masalah kayata sirkuit cendhak internal utawa cacat liyane sajrone proses manufaktur.
Tuwa Baterei: Sajrone wektu, kinerja baterei mudhun, sing bisa nyebabake sirkuit cendhak internal utawa gagal liyane.
Gagal Piranti Perlindhungan Sel: Piranti pangreksan bisa deformasi utawa gagal, ngrusak keamanan baterei.
Operasi Suhu Dhuwur utawa Kurang: Kahanan suhu sing ekstrem mengaruhi safety lan kinerja baterei.
Deformasi lan Bocor Baterei: Deformasi casing baterei utawa bocor cairan internal.
Kebocoran Gas utawa Pelepasan Gas sing Bisa Dibakar: Sajrone pembakaran, baterei bisa ngeculake gas sing gampang kobong, nyebabake risiko tambahan.

Bebaya Listrik

Bahaya listrik minangka salah sawijining risiko keamanan sing paling serius ing sistem panyimpenan energi. Minangka kapasitas lan voltase saka sistem panyimpenan energi terus nambah, voltase sistem wis mboko sithik munggah saka tingkat ngisor kanggo 1500V DC. Ing safety electrical, sembarang voltase ngluwihi 60V DC dianggep mbebayani, lan kontak ora sengaja karo bagean urip bisa mimpin kanggo risiko kejut listrik.

Mula, sistem panyimpenan energi kudu duwe langkah-langkah isolasi listrik sing efektif kanggo nyegah kontak langsung utawa ora langsung karo komponen listrik sajrone operasi. Contone, risiko kejut listrik amarga nyuda resistensi insulasi. Resistance insulasi nuduhake integritas bahan insulasi; nalika kabel utawa sambungan nandhang karusakan, tuwa, utawa degradasi lapisan insulasi, resistensi insulasi bisa mudhun. Ing kasus kasebut, karusakan ing lapisan insulasi bisa mbukak konduktor ing njero kabel, sing nyebabake arus bocor. Bocor iki nambah risiko kejut listrik kanggo personel pangopènan.

Kajaba iku, sistem panyimpenan energi biasane ngemot akeh piranti listrik tambahan, lan lingkungan instalasi asring rumit. Kadadeyan sing ora dikarepke, kayata voltase dhuwur, arus gedhe (contone, kilat utawa lonjakan), utawa tuwa peralatan lan kabel sing nyebabake kegagalan unsur proteksi, bisa nyebabake fungsi proteksi sing salah utawa insulasi sing ora normal, nyebabake kejut listrik lan kedadeyan keamanan liyane.

Bebaya safety fungsional: Keamanan fungsional minangka bagean penting saka safety sistem panyimpenan energi, amarga risiko sing disebabake kegagalan utawa kegagalan peralatan sing dikontrol lan sistem sing ana gandhengane.

Lingkungan kerja sing ora cocog:

Assessment Risiko Sistem Panyimpenan Energi

Keamanan sistem panyimpenan energi minangka masalah sing komprehensif lan rumit sing ditrapake kanggo kabeh siklus urip sistem panyimpenan energi elektrokimia, yaiku, saka desain konseptual lan tahap pangembangan sistem panyimpenan energi, tahap manufaktur sistem, tahap operasi lan panggunaan produk, tahap layanan lan pangopènan nganti tahap decommissioning pungkasan.

Risiko keamanan sistem panyimpenan energi bisa uga gumantung ing pirang-pirang faktor, kalebu lokasi instalasi, kimia lan ukuran/skala (kayata listrik), lan kudu dievaluasi. Lokasi aman ssistem panyimpenan baterei energi olar bisa kanggo nggunakake ngarep, aplikasi industri lan komersial kanggo sistem gedhe-ukuran kanggo kothak; risiko iki kudu dievaluasi miturut.

Nalika nindakake analisis risiko sistem, standar IEC 62933-5-1 nyedhiyakake akeh cara: metode analisis ndhuwur-mudhun lan metode analisis ngisor-up, kayata analisis FMEA umum, analisis wit kesalahan, analisis HAZOP, lan STAMP. Liwat seri cara analisis kanggo ngenali risiko potensial, banjur liwat desain sistem safety lan pangembangan sirkuit elektronik mekanisme proteksi safety, nyuda langkah-langkah supaya bisa tekan tingkat sing bisa ditampa.

Tindakan Mitigasi Risiko kanggo Sistem Panyimpenan Energi (ESS)

Masalah safety minangka garis abang kualitas produk, lan njamin keamanan sistem panyimpenan energi wis dadi tantangan utama kanggo pangembangan industri panyimpenan energi sing lestari. Amarga khususe produk panyimpenan energi, safety kudu digayuh kanthi nggabungake macem-macem fungsi safety. Kaya sing diterangake ing Pandhuan ISO / EC 51, langkah-langkah pengurangan risiko sing ditindakake ing proses desain panyimpenan energi yaiku "inherent", "desain keamanan", "piranti protèktif" lan "informasi pangguna pungkasan". Langkah-langkah tambahan kanggo fase panggunaan (manajemen safety siklus urip) uga diterangake ing Pandhuan ISO/IEC 51.

Desain sistem panyimpenan energi ora mung kudu diwiwiti saka tingkat teknis sistem lan komponen, nanging uga kudu nimbang carane prédhiksi lan ngenali risiko potensial luwih dhisik, nyedhiyakake proteksi aktif, lan ngrampungake masalah ing ngarep nalika gagal. Malah ing kasus kacilakan sing nemen, bisa nyedhiyakake kemampuan dhasar kanggo njamin keamanan personel lan properti.

Desain Keamanan Intrinsik kanggo Sistem Panyimpenan Energi (ESS)

Pilihan subsistem sing cukup
Desain fungsi pangayoman
Desain keamanan fungsi sistem
Desain struktural
Desain listrik
Desain pangayoman geni
Desain relief ventilasi lan jeblugan, lsp.

Njamin lan Tindakan Proteksi

Kesalahan internal subsistem ora bisa nyebar menyang njaba subsistem;
Sistem voltase dhuwur, nyegah operasi mbebayani remot;
Kabeh komponen kanthi voltase mbebayani amarga kesalahan insulasi siji kudu digarap lan dilindhungi kilat miturut standar sing cocog;
Perlindhungan overcurrent kudu diwenehake ing sambungan eksternal subsistem baterei;
Kesalahan sambungan saka subsistem sistem panyimpenan energi ora kudu nyebabake kahanan sing mbebayani, lan ngisi lan mbongkar baterei kudu ditindakake kanthi nggunakake peralatan ngangkat sing cocog;
Sistem casing utawa braket kudu digawe saka bahan non-combustible; Area baterei, area peralatan ngisi daya, lan area sirkuit pedhot lan discharge kudu dipérang dadi zona tahan geni ing njero sistem;
Auxiliary, kontrol lan komunikasi sistem pangayoman fault: kudu Meet siji safety fault, ora bebaya bakal kelakon sanajan sumber daya diselani utawa fluctuates;
Perlindhungan bebaya lingkungan: sistem panyimpenan energi ruangan kudu paling sethithik IPX4, lan proteksi semprotan uyah dibutuhake kanggo instalasi cedhak segara;
Loro-lorone sisih DC lan AC kudu duwe pangayoman fault lemah lan fungsi weker;
Mesthi ana weker sing bisa dirungokake lan visual nalika baterei overcharged: kahanan overcurrent ing subsistem baterei kudu dilaporake;
Sistem kasebut kudu dilengkapi sistem deteksi gas sing bisa kobong lan nyedhiyakake weker sing bisa dirungokake lan visual;
Sistem kasebut kudu dilengkapi sistem ventilasi lan nyukupi syarat ing ngisor iki: Sistem ventilasi kudu njamin suhu sing cocog ing lemari: knalpot sing kuwat kudu diwenehake nalika ventilasi alami ora cukup; ventilasi kudu bisa nyegah panyebaran geni lan mlebu banyu;

Operasi lan Pangopènan, Pelatihan Karyawan, Informasi sing Diwenehake kanggo Pangguna Akhir

Informasi safety sing diwenehake kanggo pangguna: tandha lan sinyal peringatan, label sing nuduhake bagean mbebayani ing situs, piranti weker swara lan cahya, bagan alur proses desain safety;
Operasi ing situs kudu diutamakake tinimbang operasi remot kanggo nglindhungi safety buruh ing situs: rencana darurat safety kudu disiapake; pangayoman overcurrent kudu kasedhiya ing sambungan njaba saka subsistem baterei;
Manual operasi lan pangopènan kudu diwenehake marang pemilik, lan pabrikan utawa integrator sistem kudu nggawe rencana pangopènan biasa;
Pabrikan kudu menehi pandhuan babagan kemampuan lan syarat wewenang kanggo peralatan operasi personel utawa sistem safety;