如何致力于尋求鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全保障？

在日前舉辦的德國(guó)慕尼黑國(guó)際電池儲(chǔ)能技術(shù)博覽會(huì)(ees Europe 2022)上，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的消防安全成為許多儲(chǔ)能供應(yīng)商及其客戶(hù)關(guān)注的首要話(huà)題。

Intilion公司的儲(chǔ)能安全技術(shù)顯示氣體可以從電池儲(chǔ)能系統(tǒng)前側(cè)安全排出

雖然展出了許多新產(chǎn)品，并討論了各種宏觀主題——例如歐盟需要在儲(chǔ)能方面制定一致的政策戰(zhàn)略以及供應(yīng)持續(xù)鏈緊張。但參與會(huì)議的行業(yè)專(zhuān)家評(píng)論說(shuō)，利益相關(guān)者希望能夠確保鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的消防安全，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

電池分析商ACCURE Battery Intelligence公司首席執(zhí)行官Kai-Philip Kairies在接受行業(yè)采訪時(shí)說(shuō)，“為了真正地發(fā)揮重要作用，未來(lái)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)需要更加安全。如果人們擔(dān)心電池安全性，這不利于電池儲(chǔ)能行業(yè)持續(xù)發(fā)展。”

ACCURE公司開(kāi)發(fā)的軟件可以幫助監(jiān)控和評(píng)估電動(dòng)汽車(chē)和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池性能、老化情況以及運(yùn)行安全性。作為電池技術(shù)專(zhuān)家，Kairies指出，在分析套件的這三個(gè)主要功能中，安全性最近受到了最多的關(guān)注。

全球儲(chǔ)能電池領(lǐng)域發(fā)生了一些令人注目的消防安全事件，其中包括特斯拉在澳大利亞的Victorian Big Battery電池儲(chǔ)能系統(tǒng)起火和加利福尼亞莫斯蘭汀儲(chǔ)能系統(tǒng)的熱失控事件：而這分別是澳大利亞和世界上規(guī)模最大的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。

據(jù)報(bào)道，亞利桑那州公用事業(yè)廠商Salt River Project (SRP)公司部署的10MW/40MWh的電池儲(chǔ)地系統(tǒng)最近也發(fā)生火災(zāi)。而德國(guó)的住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)市場(chǎng)也在快速增長(zhǎng)。Kairies說(shuō)，據(jù)他所知，德國(guó)僅在過(guò)去一個(gè)月就報(bào)告了五起住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)。

值得慶幸的是，在這些事件似乎沒(méi)有人受到傷害，并且相對(duì)于世界各地部署的大量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這樣的事件仍然很少見(jiàn)，但不能可以掉以輕心，尤其是客戶(hù)或公眾。

做出正確決策的工具

自從2010年以來(lái)，電池儲(chǔ)能制造商Saft 公司一直在向全球市場(chǎng)提供集裝箱式電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，并且聲稱(chēng)從未經(jīng)歷過(guò)導(dǎo)致火災(zāi)的設(shè)備故障，該公司負(fù)責(zé)創(chuàng)新和解決方案的副總裁Michael Lippert對(duì)此表示自豪。

Lippert表示，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)仍然存在潛在風(fēng)險(xiǎn)，在安全評(píng)估方面必須認(rèn)真對(duì)待。對(duì)于Saft 公司而言，從設(shè)計(jì)電網(wǎng)級(jí)電池產(chǎn)品Intensium Max的工作一開(kāi)始，就從整體和內(nèi)在考慮安全問(wèn)題。

Saft公司的方法可能不同于其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的一個(gè)方式是，Intensium Max是一種標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)上不會(huì)因項(xiàng)目不同而發(fā)生根本變化。

Lippert說(shuō)，“在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，我們就對(duì)任何可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，其中包括冷卻系統(tǒng)的影響，例如由于冷凝引起的濕度對(duì)于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一種風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵陔妷焊哌_(dá)1500V電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，濕度過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致電池短路。我們需要確保在工作人員打開(kāi)集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)大門(mén)之前，將溫度設(shè)置為冷凝點(diǎn)以上。因此，我們?cè)陂_(kāi)始時(shí)就增強(qiáng)功能以及安全性考慮了很多事情。”

Saft公司儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)集成了檢測(cè)系統(tǒng)、滅火和危險(xiǎn)管理的組合，Lippert聲稱(chēng)這是世界上獨(dú)一無(wú)二的設(shè)計(jì)。

Intensium Max儲(chǔ)能系統(tǒng)是Saft公司所有儲(chǔ)能項(xiàng)目的基石，其中配置兩個(gè)獨(dú)立的滅火系統(tǒng)。該公司還從其他制造企業(yè)發(fā)生儲(chǔ)能安全項(xiàng)目事件中了解到，需要對(duì)在集裝箱內(nèi)積聚可能導(dǎo)致爆炸的氣體進(jìn)行管理。

Lippert說(shuō)，“我們將會(huì)確保工作人員以及滅火的消防人員都熟悉這些設(shè)備，并且他們擁有做出正確決定的工具。這意味著他們不需要打開(kāi)集裝箱就可以看到發(fā)生了什么，他們接受過(guò)培訓(xùn)，并且擁有外面的診斷工具來(lái)查看儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部溫度，看看是否存在爆炸的可能性。”

不斷發(fā)展的安全技術(shù)

Intilion公司是一家總部位于德國(guó)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)制造商，它為工商業(yè)市場(chǎng)推出了一款具有內(nèi)置消防安全功能的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

Intilion公司產(chǎn)品經(jīng)理Martin Peters指出，鋰離子電池雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但也伴隨著火災(zāi)和爆炸風(fēng)險(xiǎn)，這意味著鋰電池發(fā)生火災(zāi)無(wú)法撲滅。

而鋰電池發(fā)生火災(zāi)有三個(gè)主要原因：過(guò)壓、過(guò)流或過(guò)熱造成的電氣風(fēng)險(xiǎn);電池系統(tǒng)外部高溫造成的熱風(fēng)險(xiǎn);以及外部無(wú)法輕易識(shí)別的物理?yè)p壞或制造缺陷造成的機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)。

他說(shuō)，“也許經(jīng)過(guò)多年的使用，電池內(nèi)部存在一些問(wèn)題。例如隔板上的枝晶可能會(huì)增加，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，然后導(dǎo)致熱失控，導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)。”

在德國(guó)市場(chǎng)，在室內(nèi)使用的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)需要滿(mǎn)足德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)(VDE)制定的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。其中包括要求火勢(shì)不能在相鄰電池模塊之間蔓延或傳播，并且電池模塊之外不應(yīng)有火焰。

Intilion公司為每個(gè)電池模塊設(shè)計(jì)了一個(gè)額外的外殼，具有經(jīng)過(guò)計(jì)算的空氣通道，以規(guī)定的方式釋放氣體。因此需要將氣體被壓縮到不易燃的程度，并且這些氣體能夠從儲(chǔ)能系統(tǒng)前部排出。

該產(chǎn)品已通過(guò)德國(guó)一家實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證。Peters指出，鋰離子電池的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)無(wú)法完全消除，但其損壞可能僅限于一個(gè)電池模塊。Intilion公司電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的每塊電池還配置托盤(pán)，用于收集可能泄漏的電解液，防止污染地下水。

ACCURE公司的Kai-Philipp Kairies說(shuō)，一旦儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際投入使用，電池的數(shù)據(jù)就可以成為預(yù)防性維護(hù)的有效工具。

Kairies說(shuō)，“每個(gè)電池都有一個(gè)電池管理系統(tǒng)，它會(huì)生成一些數(shù)據(jù)，如電壓、電流和溫度，我們使用這些數(shù)據(jù)基本上對(duì)電池內(nèi)部發(fā)生的情況進(jìn)行逆向工程。”

電池健康的某些內(nèi)部狀態(tài)無(wú)法直接測(cè)量，也無(wú)法計(jì)算。隨著時(shí)間的推移這些內(nèi)部狀態(tài)如何發(fā)展，ACCURE公司能夠判斷電池模塊或電池性能是否健康，并且與電池組的其他部分類(lèi)似。

例如，如果分析軟件發(fā)現(xiàn)一個(gè)電池顯示出不良跡象，則可以在電池變得危險(xiǎn)之前將其退出運(yùn)行。Kairies表示，憑借電動(dòng)汽車(chē)和電池儲(chǔ)能領(lǐng)域管理1.5GWh電池資產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，ACCURE公司證明了這可以大規(guī)模完成，從而確保儲(chǔ)能系統(tǒng)和下一代鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全。