中國儲能網(wǎng)訊：電池儲能系統(tǒng)（BESS）使用電池和其他電氣設(shè)備的布局來存儲電能。這些安裝越來越多地用于住宅、商業(yè)、工業(yè)和公用事業(yè)應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)調(diào)峰或電網(wǎng)支持，從大型室外和室內(nèi)站點(diǎn)（例如倉庫型建筑）到模塊化系統(tǒng)。集裝箱系統(tǒng)是一種模塊化設(shè)計(jì)形式，已成為高效集成 BESS 項(xiàng)目的流行手段。
由于響應(yīng)時間快，鋰離子BESS可用于穩(wěn)定電網(wǎng)、調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率、提供應(yīng)急電力或工業(yè)規(guī)模的調(diào)峰服務(wù)，降低最終用戶的電力成本。然而，高功率和快速充電循環(huán)會給電池帶來壓力，導(dǎo)致電池隨著時間的推移而衰減，這不利于安全。
在過去的四年里，世界各地有三十多個大型電池儲能系統(tǒng)發(fā)生故障，導(dǎo)致火災(zāi)，在某些情況下還引發(fā)爆炸。考慮到這些問題，專業(yè)人士和當(dāng)局需要制定和實(shí)施戰(zhàn)略來預(yù)防和減輕 BESS 火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)。NFPA 855（儲能系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)）和國際消防法規(guī)第 1207 章（電能存儲系統(tǒng)）中提供的指南是第一步。
預(yù)防和緩解措施應(yīng)針對熱失控，這是迄今為止最嚴(yán)重的 BESS 故障模式。如果不能阻止熱失控，最嚴(yán)重的后果是火災(zāi)和爆炸。
鋰離子電池電芯的熱失控本質(zhì)上是鋰離子BESS起火或爆炸的主要原因。在各種導(dǎo)致短路的情況下，電池可能會發(fā)生熱失控，其中存儲的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。如果該過程無法充分冷卻，溫度就會升高，從而加劇反應(yīng)，從而導(dǎo)致電池破裂并釋放出易燃和有毒氣體。熱失控最常見的引發(fā)事件包括：
電池制造缺陷
過度充電（例如逆變器故障）
過熱（例如冷卻能力差或冷卻系統(tǒng)故障）
機(jī)械濫用（例如地震事件或撞擊）
電池管理系統(tǒng)作為熱失控的屏障
在電池儲能系統(tǒng)中，最重要的障礙之一是電池管理系統(tǒng)（BMS），它通過確保電池系統(tǒng)在安全參數(shù)范圍（例如荷電狀態(tài)、溫度）內(nèi)運(yùn)行來提供主要的熱失控保護(hù)。在 UL 9540 認(rèn)證的 BESS 中，BMS 監(jiān)視、控制和優(yōu)化電池模塊的性能，并在出現(xiàn)異常情況時將其與系統(tǒng)斷開。BMS還提供電池的充電和放電管理。
當(dāng)出現(xiàn)欠壓、過壓、過溫、過流等情況時，BMS會報(bào)警并限制充放電電流或功率。在緊急情況下，BMS 將停止運(yùn)行并斷開每個電池外殼的電氣連接。這是假設(shè) BMS 未損壞且正常運(yùn)行的情況。然而，如果發(fā)生內(nèi)部電池?fù)舸珺MS 將無法阻止熱失控。
爆炸控制
導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸的熱失控是需要預(yù)防或減輕的最嚴(yán)重的危險(xiǎn)。雖然已經(jīng)有一些關(guān)于火災(zāi)控制和滅火的指導(dǎo)，但許多 BESS 制造商、集成商和最終用戶都在努力滿足爆炸控制要求。爆炸控制可以通過提供以下之一來實(shí)現(xiàn)：
防爆系統(tǒng)按照 NFPA 69（防爆系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)）設(shè)計(jì)、安裝、操作、維護(hù)和測試
按照 NFPA 68（爆燃通風(fēng)裝置防爆標(biāo)準(zhǔn)）安裝和維護(hù)爆燃通風(fēng)裝置
如果根據(jù) NFPA 69 實(shí)施防爆系統(tǒng)，則對于運(yùn)行條件和材料負(fù)荷的所有可預(yù)見變化，可燃濃度應(yīng)保持在 LFL 的 25% 或以下。實(shí)現(xiàn)這些要求的一種選擇是通風(fēng)或空氣稀釋。這可以通過安裝強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)氣體濃度水平超過預(yù)定設(shè)定點(diǎn)時，該系統(tǒng)可以由氣體檢測系統(tǒng)自動啟動。
此外，爆燃排氣為快速膨脹的氣體在發(fā)生爆燃時排出外殼創(chuàng)造了一條通道。在自由空氣量很少且內(nèi)部阻礙程度較高的情況下，保護(hù) BESS 外殼可能具有挑戰(zhàn)性。在這種情況下，可能需要基于性能的工程方法，例如計(jì)算流體動力學(xué) (CFD)。
減輕 BESS 危害的最佳實(shí)踐
為了允許 BESS，越來越需要遵守 NFPA 855，并且國際消防規(guī)范 (IFC) 影響了有關(guān)這些系統(tǒng)的當(dāng)?shù)叵酪?guī)范要求。因此，NFPA 855 和 IFC 用于指導(dǎo)最佳實(shí)踐以及行業(yè)經(jīng)驗(yàn)（即從故障事件中吸取的教訓(xùn)）。
以下是能量容量大于 600 kWh 的 BESS 的最佳實(shí)踐。這些適用于 BESS 產(chǎn)品級別，并不普遍適用于各種安裝地點(diǎn)。根據(jù) BESS 的安裝位置，可能需要考慮其他當(dāng)?shù)匾蠛推?。此外，所有功能均?yīng)符合適用的當(dāng)?shù)匾?guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，包括所列設(shè)備的使用。
危害緩解分析 (HMA)。HMA 有助于識別和緩解 BESS 技術(shù)造成的危害。HMA 至少應(yīng)解決 NFPA 855 和 IFC 中確定的故障模式。HMA 可用于分析已安裝安全措施的有效性。
煙霧和火災(zāi)探測。煙霧和火災(zāi)探測設(shè)備需要安裝在非遠(yuǎn)程或室內(nèi)應(yīng)用的大型 BESS 外殼中。IFC 要求為包含固定電池儲能系統(tǒng)的“房間”配備煙霧探測和自動噴水滅火系統(tǒng)。
消防和滅火。NFPA 855 規(guī)定了消防和滅火，但如果項(xiàng)目地點(diǎn)位于偏遠(yuǎn)且室外，經(jīng)主管部門和業(yè)主雙方批準(zhǔn)，可以省略。IFC 要求為包含固定電池儲能系統(tǒng)的“房間”配備自動噴水滅火系統(tǒng)。如果發(fā)生熱失控并引發(fā)火災(zāi)，水是首選的滅火劑。雖然消防噴淋裝置無法阻止已經(jīng)開始熱失控的電池，但它能夠控制火勢蔓延并減少鋰離子電池火災(zāi)的危險(xiǎn)。
爆炸控制。NFPA 855 要求采取爆燃通風(fēng) (NFPA 68) 或防爆 (NFPA 69) 形式的爆炸控制措施，包括柜式 BESS 外殼。
氣體檢測。氣體檢測可用作 NFPA 69 爆炸控制解決方案的一部分。
熱失控保護(hù)。熱失控保護(hù)是必需的，通?？梢酝ㄟ^使用經(jīng)過 UL 1973 認(rèn)證的電池管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
尺寸和間隔要求。每個 BESS 集裝箱與相鄰結(jié)構(gòu)之間應(yīng)保持間隔距離，以減少火災(zāi)蔓延?？紤]到全面的防火測試數(shù)據(jù)、基于性能的方法或使用工程防火屏障，可以縮短規(guī)定的距離。
供水。由于水是抑制鋰離子電池火災(zāi)的首選劑，因此建議使用永久水源。
解決鋰離子電池儲能的消防安全挑戰(zhàn)
BESS 是減少碳排放和實(shí)現(xiàn)可再生發(fā)電技術(shù)的重要因素。在 BESS 安裝的開發(fā)和部署不斷增加的時代，確保其安全完成非常重要。Jensen Hughes 可以幫助您解決與鋰離子電池儲能和處理相關(guān)的獨(dú)特消防安全挑戰(zhàn)，并確保滿足建筑和消防規(guī)范要求。
