ფონი

ენერგეტიკულმა კრიზისმა განაპირობა ლითიუმ-იონური ბატარეის ენერგიის შესანახი სისტემები (ESS) უფრო ფართოდ გამოყენებული ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში, მაგრამ ასევე იყო არაერთი საშიში ავარია, რამაც გამოიწვია ობიექტებისა და გარემოს დაზიანება, ეკონომიკური ზარალი და ზარალიც კი. ცხოვრება. გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ESS აკმაყოფილებდა ბატარეის სისტემებთან დაკავშირებულ სტანდარტებს, როგორიცაა UL 9540 და UL 9540A, მოხდა თერმული ბოროტად გამოყენება და ხანძარი. აქედან გამომდინარე, წარსული შემთხვევებიდან გაკვეთილების სწავლა და რისკებისა და მათი საწინააღმდეგო ზომების ანალიზი სარგებელს მოუტანს ESS ტექნოლოგიის განვითარებას.

საქმეების განხილვა

ქვემოთ აჯამებს 2019 წლიდან დღემდე მსოფლიოში მასშტაბური ESS-ის ავარიის შემთხვევებს, რომლებიც საჯაროდ იყო მოხსენებული.

ზემოაღნიშნული ავარიების მიზეზები შეიძლება შეჯამდეს შემდეგ ორად:

1) შიდა უჯრედის გაუმართაობა იწვევს ბატარეისა და მოდულის თერმულ ბოროტად გამოყენებას და საბოლოოდ იწვევს მთელ ESS-ს ცეცხლის გაჩენას ან აფეთქებას.

უჯრედის თერმული ბოროტად გამოყენების უკმარისობა ძირითადად შეინიშნება, რომ ხანძარი მოჰყვა აფეთქებას. მაგალითად, მაკმიკენის ელექტროსადგურის ავარიები არიზონაში, აშშ 2019 წელს და ფენტაის ელექტროსადგური პეკინში, ჩინეთი 2021 წელს, ორივე აფეთქდა ხანძრის შემდეგ. ასეთი ფენომენი გამოწვეულია ერთი უჯრედის უკმარისობით, რომელიც იწვევს შიდა ქიმიურ რეაქციას, ათავისუფლებს სითბოს (ეგზოთერმული რეაქცია), ხოლო ტემპერატურა აგრძელებს მატებას და ვრცელდება ახლომდებარე უჯრედებსა და მოდულებზე, რაც იწვევს ხანძარს ან თუნდაც აფეთქებას. უჯრედის უკმარისობის რეჟიმი ძირითადად გამოწვეულია გადატვირთვის ან კონტროლის სისტემის გაუმართაობით, თერმული ზემოქმედებით, გარე მოკლე ჩართვისა და შიდა მოკლე ჩართვის გამო (რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს სხვადასხვა პირობებით, როგორიცაა ჩაღრმავება ან ჩაღრმავება, მატერიალური მინარევები, გარე ობიექტების შეღწევა და ა.შ. ).

უჯრედის თერმული ბოროტად გამოყენების შემდეგ წარმოიქმნება აალებადი აირი. ზემოდან შეგიძლიათ შეამჩნიოთ, რომ აფეთქების პირველ სამ შემთხვევას ერთი და იგივე მიზეზი აქვს, ანუ აალებადი აირი დროულად ვერ გამოდის. ამ ეტაპზე განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ბატარეა, მოდული და კონტეინერის ვენტილაციის სისტემა. როგორც წესი, აირები გამოიყოფა ბატარეიდან გამონაბოლქვი სარქვლის მეშვეობით და გამონაბოლქვი სარქვლის წნევის რეგულირებამ შეიძლება შეამციროს აალებადი აირების დაგროვება. მოდულის ეტაპზე, ზოგადად გამოყენებული იქნება გარე ვენტილატორი ან ჭურვის გაგრილების დიზაინი აალებადი აირების დაგროვების თავიდან ასაცილებლად. დაბოლოს, კონტეინერების ეტაპზე, სავენტილაციო საშუალებები და მონიტორინგის სისტემები ასევე საჭიროა აალებადი აირების ევაკუაციისთვის.

2) ESS უკმარისობა გამოწვეული გარე დამხმარე სისტემის უკმარისობით

დამხმარე სისტემის გაუმართაობით გამოწვეული საერთო ESS უკმარისობა ჩვეულებრივ ხდება ბატარეის სისტემის გარეთ და შეიძლება გამოიწვიოს დამწვრობა ან კვამლი გარე კომპონენტებიდან. და როდესაც სისტემა მონიტორინგს ახორციელებს და მასზე დროულად რეაგირებს, ეს არ გამოიწვევს უჯრედის უკმარისობას ან თერმული ბოროტად გამოყენებას. Vistra Moss Landing ელექტროსადგურის ფაზა 1 2021 და ფაზა 2 2022 ავარიების დროს წარმოიქმნა კვამლი და ცეცხლი, რადგან ხარვეზის მონიტორინგი და ელექტრული გაუმართაობის მოწყობილობები იმ დროს გამორთული იყო ექსპლუატაციის ფაზაში და ვერ შეძლო დროული რეაგირება. . ამ ტიპის ალი ჩვეულებრივ იწყება ბატარეის სისტემის გარედან, სანამ ის საბოლოოდ გავრცელდება უჯრედის შიგნით, ასე რომ არ არის ძალადობრივი ეგზოთერმული რეაქცია და აალებადი აირის დაგროვება და, შესაბამისად, ჩვეულებრივ აფეთქება. უფრო მეტიც, თუ sprinkler სისტემის დროულად ჩართვა შესაძლებელია, ეს არ გამოიწვევს ობიექტს დიდ ზიანს.

2021 წელს ავსტრალიის ქალაქ ჯელონგში „ვიქტორიანული ელექტროსადგურის“ ხანძრის ავარია გამოწვეული იყო ბატარეის მოკლე ჩართვით, რომელიც გამოწვეული იყო გამაგრილებლის გაჟონვით, რაც გვახსენებს, რომ ყურადღება მივაქციოთ ბატარეის სისტემის ფიზიკურ იზოლაციას. რეკომენდირებულია შეინარჩუნოთ გარკვეული სივრცე გარე ობიექტებსა და ბატარეის სისტემას შორის ურთიერთჩარევის თავიდან ასაცილებლად. ბატარეის სისტემა ასევე აღჭურვილი უნდა იყოს საიზოლაციო ფუნქციით, რათა თავიდან იქნას აცილებული გარე მოკლე ჩართვა.

კონტრზომები

ზემოაღნიშნული ანალიზიდან ირკვევა, რომ ESS ავარიების მიზეზები არის უჯრედის თერმული ბოროტად გამოყენება და დამხმარე სისტემის გაუმართაობა. თუ წარუმატებლობის თავიდან აცილება შეუძლებელია, მაშინ ბლოკირების უკმარისობის შემდგომ შემდგომი გაუარესების შემცირებამ ასევე შეიძლება შეამციროს დანაკარგი. კონტრზომები შეიძლება განიხილებოდეს შემდეგი ასპექტებიდან:

თერმული გავრცელების ბლოკირება უჯრედის თერმული ბოროტად გამოყენების შემდეგ

საიზოლაციო ბარიერი შეიძლება დაემატოს უჯრედის თერმული ბოროტად გავრცელების დაბლოკვას, რომელიც შეიძლება დამონტაჟდეს უჯრედებს შორის, მოდულებს შორის ან თაროებს შორის. NFPA 855-ის დანართში (სტაციონარული ენერგიის შენახვის სისტემების დაყენების სტანდარტი) ასევე შეგიძლიათ იპოვოთ შესაბამისი მოთხოვნები. ბარიერის იზოლირების სპეციფიკური ზომები მოიცავს უჯრედებს შორის ცივი წყლის ფირფიტების, აეროგელის და ლაიქების ჩასმას.

ხანძარსაწინააღმდეგო მოწყობილობა შეიძლება დაემატოს ბატარეის სისტემას, რათა მან შეძლოს სწრაფად რეაგირება ხანძრის ჩაქრობის მოწყობილობის გასააქტიურებლად, როდესაც თერმული ბოროტად გამოყენება ხდება ერთ უჯრედში. ლითიუმ-იონური ხანძრის საშიშროების მიღმა არსებული ქიმია იწვევს ენერგიის შენახვის სისტემების ხანძრის ჩახშობის განსხვავებულ დიზაინს, ვიდრე ჩვეულებრივი ხანძარსაწინააღმდეგო გადაწყვეტილებები, რაც არა მხოლოდ ხანძრის ჩაქრობას, არამედ ბატარეის ტემპერატურის შემცირებასაც გულისხმობს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, უჯრედების ეგზოთერმული ქიმიური რეაქციები გაგრძელდება და გამოიწვევს ხელახლა ანთებას.

განსაკუთრებული სიფრთხილეა საჭირო ხანძარსაწინააღმდეგო მასალების შერჩევისას. თუ წყალი პირდაპირ იწვება ბატარეის გარსაცმზე, შეიძლება წარმოიქმნას აალებადი აირის ნარევი. და თუ ბატარეის გარსაცმები ან ჩარჩო დამზადებულია ფოლადისგან, წყალი ხელს არ შეუშლის თერმული ბოროტად გამოყენებას. ზოგიერთი შემთხვევა აჩვენებს, რომ წყალმა ან სხვა სახის სითხეებმა ბატარეის ტერმინალებთან კონტაქტში შეიძლება ასევე გააძლიეროს ცეცხლი. მაგალითად, 2021 წლის სექტემბერში, Vistra Moss Landing ელექტროსადგურის ხანძრის დროს, მოხსენებები მიუთითებდნენ, რომ სადგურის გამაგრილებელი შლანგები და მილების სახსრები გაფუჭდა, რამაც გამოიწვია წყლის შესხურება ბატარეის თაროებზე და საბოლოოდ გამოიწვია ბატარეების მოკლე ჩართვა და რკალი.

1.წვადი აირების დროული გამოყოფა

ყველა ზემოაღნიშნული შემთხვევა მიუთითებს აალებადი აირების კონცენტრაციაზე, როგორც აფეთქებების ძირითად მიზეზზე. აქედან გამომდინარე, საიტის დიზაინი და განლაგება, გაზის მონიტორინგი და ვენტილაციის სისტემები მნიშვნელოვანია ამ რისკის შესამცირებლად. NFPA 855 სტანდარტში აღნიშნულია, რომ საჭიროა გაზის უწყვეტი გამოვლენის სისტემა. როდესაც გამოვლენილია წვადი აირის გარკვეული დონე (ანუ LFL-ის 25%), სისტემა დაიწყებს გამონაბოლქვი ვენტილაციას. გარდა ამისა, UL 9540A ტესტის სტანდარტი ასევე აღნიშნავს გამონაბოლქვის შეგროვების და გაზის LFL-ის ქვედა ზღვარის გამოვლენის მოთხოვნას.

ვენტილაციის გარდა რეკომენდირებულია აფეთქების საწინააღმდეგო პანელების გამოყენებაც. NFPA 855-ში აღნიშნულია, რომ ESS-ები უნდა დამონტაჟდეს და შენარჩუნდეს NFPA 68-ის (აფეთქებისგან დაცვის სტანდარტი დეფლაგრაციით ვენტილაციის საშუალებით) და NFPA 69 (სტანდარტები აფეთქებისგან დაცვის სისტემების შესახებ) შესაბამისად. თუმცა, როდესაც სისტემა შეესაბამება ხანძრისა და აფეთქების ტესტს (UL 9540A ან ექვივალენტი), ის შეიძლება გათავისუფლდეს ამ მოთხოვნისაგან. თუმცა, იმის გამო, რომ ტესტირების პირობები არ არის სრულად გამოხატული რეალური სიტუაციისთვის, რეკომენდებულია ვენტილაციისა და აფეთქებისგან დაცვის გაძლიერება.

2.დამხმარე სისტემების გაუმართაობის პრევენცია

არაადეკვატური პროგრამული უზრუნველყოფის/პროგრამული უზრუნველყოფის პროგრამირება და ექსპლუატაციაში გაშვების/წინასწარ დაწყების პროცედურებმა ასევე ხელი შეუწყო ვიქტორიანული ელექტროსადგურის და Vistra Moss Landing ელექტროსადგურის ხანძარს. ვიქტორიანული ელექტროსადგურის ხანძრის დროს, ერთ-ერთი მოდულის მიერ ინიცირებული თერმული ბოროტად გამოყენება არ იყო გამოვლენილი ან დაბლოკილი და არც შემდგომი ხანძარი შეწყვეტილა. მიზეზი, რის გამოც მოხდა ეს არის ის, რომ იმ დროს არ იყო საჭირო ექსპლუატაციაში გაშვება და სისტემა ხელით გათიშული იყო ტელემეტრიული სისტემის, ხარვეზების მონიტორინგისა და ელექტრული გაუმართაობისგან დამცავი მოწყობილობის ჩათვლით. გარდა ამისა, საზედამხედველო კონტროლისა და მონაცემთა შეგროვების სისტემა (SCADA) ასევე ჯერ არ ფუნქციონირებდა, რადგან აღჭურვილობის დაკავშირების დამყარებას 24 საათი დასჭირდა.

ამიტომ, რეკომენდირებულია, რომ ნებისმიერ უმოქმედო მოდულს ჰქონდეს ისეთი მოწყობილობები, როგორიცაა აქტიური ტელემეტრია, დეფექტების მონიტორინგი და ელექტრული უსაფრთხოების მოწყობილობები, ვიდრე ხელით გამორთვა ჩამრთველის საშუალებით. ყველა ელექტრული უსაფრთხოების დამცავი მოწყობილობა უნდა იყოს აქტიურ რეჟიმში. გარდა ამისა, უნდა დაემატოს დამატებითი სიგნალიზაციის სისტემები სხვადასხვა საგანგებო მოვლენის იდენტიფიცირებისთვის და რეაგირებისთვის.

პროგრამული უზრუნველყოფის პროგრამირების შეცდომა ასევე დაფიქსირდა Vistra Moss Landing Powerსადგურის 1 და 2 ფაზებში, რადგან გაშვების ზღვარი არ იყო გადაჭარბებული, გააქტიურდა ბატარეის გამათბობელი. ამავდროულად, წყლის მილის კონექტორის გაუმართაობა ბატარეის ზედა ფენის გაჟონვით წყალს ხელმისაწვდომს ხდის ბატარეის მოდულს და შემდეგ იწვევს მოკლე ჩართვას. ეს ორი მაგალითი გვიჩვენებს, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია პროგრამული უზრუნველყოფის/პროგრამული უზრუნველყოფის პროგრამირების შემოწმება და გამართვა გაშვების პროცედურის დაწყებამდე.

რეზიუმე

ენერგიის შესანახ სადგურში რამდენიმე ხანძრის შემთხვევის ანალიზის მეშვეობით, მაღალი პრიორიტეტი უნდა მიენიჭოს ვენტილაციისა და აფეთქების კონტროლს, სათანადო ინსტალაციას და ექსპლუატაციაში გაშვების პროცედურებს, მათ შორის პროგრამული უზრუნველყოფის შემოწმებებს, რაც შეიძლება თავიდან აიცილოს ბატარეის ავარიები. გარდა ამისა, უნდა შემუშავდეს საგანგებო სიტუაციებზე რეაგირების ყოვლისმომცველი გეგმა ტოქსიკური გაზებისა და ნივთიერებების წარმოქმნასთან დაკავშირებით.