Un nouveau stockage de puissance d'énergie, un stockage d'énergie côté réseau, des centrales de stockage d'énergie à grande échelle sur le réseau et les microréseaux utilisent souvent un stockage d'énergie conteneurisée, avec des dizaines de milliers de cellules de batterie installées en série / parallèle à l'intérieur du conteneur.
Il n'y a qu'une isolation à membrane mince entre les électrodes positives et négatives des batteries lithium-ion. L'isolement électrique repose principalement sur les matériaux d'isolation et les interrupteurs électriques. Les matériaux d'isolation peuvent carboniser à des températures élevées et devenir des matériaux conducteurs. Les interrupteurs d'isolement peuvent également se décomposer sous haute tension. Les tubes de commutation de dispositif d'alimentation peuvent également effectuer une anormalement sous une haute tension inverse et un impact surfant.
À long terme, des milliers de cycles de charge et de décharge, en particulier dans l'état de surcharge et de surchauffe, il est possible de provoquer des défauts de court-circuit et une perte de contrôle locale dans les cellules de la batterie. Si l'une des cellules de la batterie a un problème de sécurité et qu'il n'y a pas de mesure de protection de sécurité stricte pour y faire face à l'avance, cela peut entraîner une réaction en chaîne dans le système, ce qui entraîne un accident d'explosion.
L'augmentation des matériaux d'isolation et la résistance et la construction d'une paroi de cuivre et de fer pour les centrales de stockage d'énergie peuvent résoudre les problèmes de sécurité des centrales de stockage d'énergie, mais il augmentera le coût des centrales électriques et n'est pas propice à la promotion à grande échelle et à l'application du stockage d'énergie.
Les problèmes de sécurité du stockage d'énergie contenerisée doivent être résolus à partir de plusieurs aspects tels que la conception du système, la sélection des matériaux et la conception de la sécurité, afin d'équilibrer de manière approfondie les deux indicateurs importants de sécurité et de coût.
À l'heure actuelle, les principales technologies de sécurité et mesures adoptées par la centrale électrique de stockage d'énergie comprennent: la nouvelle technologie de stockage d'énergie modulaire, les matériaux d'isolation aérogel, la protection électrique traditionnelle, la gestion thermique et les systèmes efficaces de sécurité incendie.
1. Technologie modulaire de stockage d'énergie
La première génération de batteries au lithium a simplement connecté des piles en série en grappes, tandis que la deuxième génération de batteries au lithium a ajouté des unités de gestion des batteries intelligentes sur la base de la première génération de batteries au lithium. Cependant, une série de problèmes tels que la tension de bus à courant continu et le risque d'isolation des batteries, le courant de décharge inégal entre les grappes et l'incapacité à mélanger les batteries en cascade dans les systèmes de batterie au lithium ne peuvent pas être complètement résolues, ce qui soulève des questions sur l'application sûre et stable de batteries au lithium.
Le nouveau système de stockage d'énergie modulaire correspond à un système de gestion de la batterie BMS pour chaque module de batterie. Il est équipé de plusieurs fonctions telles que l'isolement double et physique à double isolation, la sortie du module de défaut automatique et l'avertissement de panne d'isolation de la batterie, assurant la sécurité et la fiabilité des batteries au lithium. Le module s'adapte au partage actif du courant, prend en charge le mélange de batteries hiérarchiques et de différentes marques de batteries, et peut être élargie en étapes et maintenue en quelques minutes, résolvant de nombreux problèmes d'application de batteries au lithium en un seul coup.
2. AeRogel
AirGel est une sorte de matériau solide avec une structure de réseau poreuse nano et rempli de milieu de dispersion gazeux dans les pores. C'est le solide le plus léger du monde. AirGel est reconnu comme le matériau solide le plus léger au monde, et il s'agit d'une nouvelle génération de matériau d'isolation thermique à économie à haute efficacité. AirGel a les caractéristiques d'un retard de flamme élevé, de volume lumineux et d'une faible consommation, et est devenu le meilleur choix de matériaux d'isolation thermique pour les cellules de batterie de puissance. À l'heure actuelle, il a été adopté par les entreprises de batterie et les nouveaux fabricants de véhicules énergétiques.
Les matériaux ignifuges et isolants thermiques sont utilisés entre les noyaux électriques et la couverture supérieure du module et du pack. La principale conception de sécurité au niveau du module est l'isolement, ce qui signifie que les unités problématiques sont "divisées et traitées" par l'isolement. Il s'agit de la conception de l'isolation et de la prévention des incendies des modules.
La gestion thermique du module en fuite dépend principalement de l'aérogel entre les batteries simples. L'aérogel est encapsulé par PET, et sa conductivité thermique globale est petite, ce qui peut bien retarder le transfert de chaleur entre les monomères. En isolant des cellules problématiques individuelles, cela peut empêcher l'impact sur d'autres cellules monomères, assurant ainsi la sécurité du niveau du module de batterie.
3. Protection électrique pour les centrales de stockage d'énergie
Zones de protection pour les centrales de stockage d'énergie: le côté CC est divisé en zone de protection de l'unité de stockage d'énergie CC, zone de protection de l'unité de connexion CC et zone de convergence; Le côté communication est divisé en zone de protection du filtre AC et une zone de protection du transformateur. Il existe des pièces qui se chevauchent entre les zones protégées adjacentes, garantissant que tout l'équipement électrique se situe dans la plage de protection.
La division des zones protégées est étroitement liée à la configuration de la protection des relais. D'une part, les types d'équipements électriques dans les zones protégées sont différents et les caractéristiques des quantités électriques et non électriques après les défauts sont également différentes;
D'un autre côté, il existe des différences significatives dans la coordination entre les zones protégées adjacentes en fonction de la division des zones protégées. Par conséquent, la configuration et la coordination de la protection des centrales de stockage d'énergie sont basées sur le zonage de protection.
Configuration de la protection de l'unité de stockage d'énergie CC: Protection de surtension et de sous-tension, protection thermique et protection contre les surcharges, protection de la tension et du taux de changement de courant, protection de charge; Configuration de la protection de l'unité de connexion CC: équipé de fusibles, de disjoncteurs à basse tension, d'interrupteurs d'isolement CC à basse tension et de protection de la batterie à mi-portée. Pour plusieurs unités de stockage d'énergie, les unités de connexion CC doivent être connectées séparément autant que possible pour éviter de perdre plus de capacité d'alimentation en cas de défauts;
Configuration de protection du convertisseur bidirectionnel (PCS): Protection de surtension côté entrée et de sortie, protection de surfréquence et de sous-fréquence, détection et protection des séquences de phases, protection anti-îlot, protection de surchauffe, surcharge et protection contre les courts-circuits.
4. Gestion thermique des batteries au lithium
Afin de répondre à l'utilisation normale de la batterie et de l'équipement de support dans les conditions environnementales et les conditions de fonctionnement du système du site du projet, le conteneur est soumis à un contrôle de gestion thermique à travers les aspects suivants, y compris principalement la climatisation, la conception de la gestion thermique, la couche d'isolation, etc. Le système de gestion thermique garantit que la température à l'intérieur du conteneur peut garantir le fonctionnement normal de la batterie et de l'équipement électrique.
Le schéma de contrôle de la température à l'intérieur du conteneur est le suivant: La température à chaque point de consigne à l'intérieur du conteneur est surveillée en temps réel via une sonde de température. Lorsque la température au point de réglage est plus élevée que la température de démarrage de l'ensemble du climatiseur, le climatiseur exploite la fonction de refroidissement et refroidit l'intérieur du récipient à travers un conduit d'air spécialement conçu. Lorsque la température atteint la limite inférieure de la valeur définie, le climatiseur cesse de fonctionner.
Lorsque la température du point de consigne est inférieure à la température de démarrage de l'ensemble du climatiseur, le climatiseur exploite la fonction de chauffage et chauffe l'intérieur du récipient à travers un conduit d'air spécialement conçu. Lorsque la température atteint 15 degrés, le climatiseur cesse de fonctionner.
Pendant le fonctionnement des batteries au lithium, la présence de réactions électrochimiques internes et l'augmentation de la température ambiante peuvent augmenter la température interne de la batterie, exacerbant les réactions; Dans les régions à haute altitude, la basse température de l'environnement peut également réduire la vitesse de réaction à l'intérieur de la batterie.
Le premier peut entraîner une fuite thermique, provoquant des problèmes prématurés de défaillance de la batterie et de la sécurité, tandis que le second peut également réduire les capacités de charge et de décharge de la batterie et l'efficacité.
5. Sécurité incendie des conteneurs
Par rapport aux batteries à l'acide plomb, les batteries au lithium du même volume ont une densité plus élevée et stockent plus d'énergie. Après la détonation et l'allumage, leurs flammes forment une forme de jet et la température de la source d'allumage est plus élevée. Dans le même temps, ils libèrent également une grande quantité de gaz toxiques et nocifs, ce qui en fait un plus grand risque de sécurité.
Lorsque vous éteignez un feu de batterie au lithium, il est important d'éteindre rapidement les flammes ouvertes pour empêcher le feu de se propager rapidement; Deuxièmement, il est nécessaire de réduire la vitesse de réaction en émail thermique, de sorte que la chaleur générée par la réaction en retour thermique à l'intérieur de la batterie de lithium peut être libérée de manière ordonnée; Troisièmement, il est nécessaire de réduire en continu la température des batteries au lithium pour éviter la récidive et la propagation rapide des incendies de batterie au lithium.
Les dispositifs de protection contre les incendies intégrés dans les conteneurs adoptent souvent une architecture à trois niveaux, notamment l'alerte précoce, l'alarme et l'action, les dispositifs du système de protection contre les incendies, y compris les contrôleurs de détection, les boîtes de contrôle des incendies, les sonneries et les lumières / lumières des alarmes, les capteurs de pulvérisation de température et de sel, et les dispositifs d'extinction du feu à gaz perfluorohexane.
Le principe d'installation du contrôleur de détection doit être sélectionné près de la batterie et en fonction de la structure réelle du rack, l'espace supérieur de l'armoire de batterie peut être choisi pour l'installation. Le dispositif d'extincteur adopte de type armoire de type heptafluoropropane extincteur et dispositif d'extinction d'incendie d'aérosol. Parmi eux, le perfluorohexane de style armoire est installé dans la salle de batterie, et le dispositif de série Aerosol Automatic Fire ExtingUishing est installé dans la salle électrique.
Le conteneur est équipé d'un dispositif de protection contre les incendies Perfluorohexane. Une fois que le capteur de fumée et le capteur de température ont détecté un signal de défaut de feu à haute température, le conteneur peut informer l'utilisateur par le son et l'alarme légère et la communication à distance. Dans le même temps, l'équipement de batterie au lithium coulant peut être coupé. Après 30 secondes, le dispositif de protection contre le feu libère du gaz perfluorohexane pour éteindre le feu. Une indication proéminente est requise sur la porte d'échappement à l'intérieur du conteneur: veuillez laisser le conteneur dans les 30 secondes après que le signal d'alerte d'incendie sonne.
Le dispositif de la série Aerosol Automatic Fire ExtingUishing est un nouveau type de dispositif d'extinction d'incendie aérosol chaud, qui est un produit révolutionnaire dans le domaine de la protection contre les incendies avec l'efficacité et la fiabilité d'extinction ultra-élevée.
Lorsqu'un incendie se produit, le dispositif automatique d'extinction du feu de l'aérosol chaud incendie déclenche l'action de l'agent d'extinction du feu par le démarrage électrique ou la détection de la température, produisant rapidement une grande quantité de particules solides sous-nanométriques et un mélange de gaz inerte, qui agit sur chaque coin du feu d'une manière entièrement submergée entièrement en trois dimensions sous la forme d'une forte concentration. Grâce à plusieurs effets de l'inhibition chimique, du refroidissement physique et de l'oxygène dilué, le feu est rapidement et efficacement éteint, et il est non toxique pour l'environnement et le personnel.