리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템의 위험 완화 (BESS)
배터리 에너지 저장 시스템 (BESS)은 전기 에너지를 저장하기 위해 배터리 및 기타 전기 장치 레이아웃을 사용합니다. 이러한 설치는 대형 실외 및 실내 사이트 (예 : 창고 유형 건물)에서 모듈 식 시스템에 이르기까지 피크 또는 그리드 지원을 위해 주거, 상업, 산업 및 유틸리티 애플리케이션에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 모듈 식 설계의 형태 인 컨테이너 화 시스템은 BESS 프로젝트를 효율적으로 통합하는 대중적인 수단이되었습니다.
빠른 응답 시간으로 인해 Li-ion Besses는 그리드를 안정화하고 그리드 주파수를 조절하며 응급 전력 또는 산업 규모의 최고점 서비스를 제공하며 최종 사용자의 전력 비용을 줄일 수 있습니다. 그러나 고전력과 빠른 충전주기는 배터리를 강조하여 시간이 지남에 따라 저하 될 수 있으며, 이는 안전에 도움이되지 않습니다.
지난 4 년 동안, 전 세계적으로 30 개 이상의 대규모 배터리 에너지 저장 시스템이 실패하여 화재와 경우에 따라 폭발을 일으켰습니다. 이러한 문제를 염두에두고 전문가와 당국은 BESS 화재 및 폭발 위험을 예방하고 완화하기위한 전략을 개발하고 구현해야합니다. NFPA 855 (에너지 저장 시스템 설치 표준) 및 국제 소방서 1207 장 (전기 에너지 저장 시스템)이 첫 번째 단계입니다.
예방 및 완화 조치는 가장 심각한 BESS 고장 모드 인 열 런 어웨이를 해결해야합니다. 열 런 어웨이를 멈출 수 없다면 가장 심각한 결과는 화재와 폭발입니다.
Li-ion 배터리 셀의 열 런 어웨이는 본질적으로 Li-ion Bess의 화재 또는 폭발의 주요 원인입니다. 단락으로 이어지는 다양한 상황에서 배터리는 열 런 어웨이를 겪을 수 있으며, 저장된 화학 에너지는 열로 전환됩니다. 공정을 충분히 냉각 할 수 없다면 온도가 상승하여 반응을 악화시켜 배터리 파열과 가연성 및 독성 가스가 방출 될 수 있습니다. 열 런 어웨이의 가장 일반적인 트리거링 이벤트는 다음과 같습니다.
배터리 제조 결함
과충전 (예 : 인버터 고장)
과열 (예 : 냉각 용량 불량 또는 냉각 시스템 고장)
기계적 남용 (예 : 지진 사건 또는 영향)
열 런 어웨이의 장벽으로 배터리 관리 시스템
배터리 에너지 저장 시스템에서 가장 중요한 장벽 중 하나는 배터리 관리 시스템 (BMS)으로, 배터리 시스템이 안전한 매개 변수 (예 : 충전 상태, 온도) 내에서 작동하도록하여 1 차 열 런 어웨이 보호를 제공합니다. UL 9540 인증 된 BESS에서 BMS는 배터리 모듈의 성능을 모니터, 제어 및 최적화하고 비정상적인 상태의 경우 시스템에서 분리합니다. BMS는 배터리 충전 및 방전 관리를 제공합니다.
BMS는 저전압, 과전압, 오버 분위 또는 과전류 조건의 경우 충전 및 배출 전류 또는 전력을 경보 및 제한합니다. 비상 사태가 발생하면 BMS는 작동을 중지하고 각 배터리 인클로저에 전기 연결을 분리합니다. 이것은 BMS가 손상되지 않았으며 정상적으로 작동한다고 가정합니다. 그러나 내부 셀 고장이 발생하면 BMS는 열 런 어웨이를 방지 할 수 없습니다.
폭발 제어
화재 또는 폭발로 이어지는 열 런 어웨이는 예방 또는 완화에 가장 심각한 위험입니다. 화재 통제 및 억제에 대한 일부 지침은 이미 존재하지만 많은 BESS 제조업체, 통합 자 및 최종 사용자는 폭발 제어 요구 사항으로 어려움을 겪고 있습니다. 폭발 제어는 다음 중 하나를 제공하여 달성 할 수 있습니다.
폭발 방지 시스템 NFPA 69에 따라 설계, 설치, 운영, 유지 관리 및 테스트 (폭발 방지 시스템 표준)
NFPA 68에 따른 디플라 그레이션 인공 호흡기의 설치 및 유지
폭발 방지 시스템이 NFPA 69에 따라 구현되는 경우, 작동 조건 및 재료 하중의 모든 예측 가능한 변화에 대해 LFL의 25% 이하의 가연성 농도를 유지해야합니다. 이러한 요구 사항을 달성하기위한 한 가지 옵션은 환기 또는 공기 희석입니다. 이는 가스 농도 수준이 미리 결정된 설정 점을 초과 할 때 가스 감지 시스템에 의해 자동으로 활성화 될 수있는 강제 환기 시스템을 설치함으로써 달성 될 수있다.
또한 Deflagration Venting은 Deflagration의 경우 인클로저를 종료하기 위해 가스를 빠르게 확장하기위한 경로를 만듭니다. Bess 인클로저를 보호하는 것은 자유 공기가 거의없고 높은 수준의 내부 폐쇄가있는 상황에서 어려울 수 있습니다. 이 경우 CFD (Computational Fluid Dynamics)와 같은 성능 기반 엔지니어링 방법이 필요할 수 있습니다.
