Cefndir

Mae'r argyfwng ynni wedi gwneud systemau storio ynni batri lithiwm-ion (ESS) yn cael eu defnyddio'n ehangach yn ystod yr ychydig flynyddoedd diwethaf, ond bu nifer o ddamweiniau peryglus hefyd gan arwain at ddifrod i gyfleusterau a'r amgylchedd, colled economaidd, a hyd yn oed colli. bywyd. Mae ymchwiliadau wedi canfod, er bod ESS wedi bodloni safonau sy'n ymwneud â systemau batri, megis UL 9540 ac UL 9540A, mae cam-drin thermol a thanau wedi digwydd. Felly, bydd dysgu gwersi o achosion yn y gorffennol a dadansoddi'r risgiau a'u gwrthfesurau o fudd i ddatblygiad technoleg ESS.

Adolygu achosion

Mae'r canlynol yn crynhoi achosion damweiniau o ESS ar raddfa fawr ledled y byd o 2019 hyd yn hyn, sydd wedi cael eu hadrodd yn gyhoeddus.

Gellir crynhoi achosion y damweiniau uchod fel y ddau ganlynol:

1) Mae methiant cell fewnol yn sbarduno cam-drin thermol y batri a'r modiwl, ac yn olaf yn achosi'r ESS cyfan i fynd ar dân neu ffrwydro.

Mae'r methiant a achosir gan gam-drin thermol o gell yn arsylwi yn y bôn bod tân a ddilynir gan ffrwydrad. Er enghraifft, ffrwydrodd damweiniau gorsaf bŵer McMicken yn Arizona, UDA yn 2019 a gorsaf bŵer Fengtai yn Beijing, Tsieina yn 2021 ar ôl tân. Mae ffenomen o'r fath yn cael ei achosi gan fethiant cell sengl, sy'n sbarduno adwaith cemegol mewnol, gan ryddhau gwres (adwaith ecsothermig), ac mae'r tymheredd yn parhau i godi a lledaenu i gelloedd a modiwlau cyfagos, gan achosi tân neu hyd yn oed ffrwydrad. Yn gyffredinol, mae dull methiant cell yn cael ei achosi gan or-dâl neu fethiant system reoli, datguddiad thermol, cylched byr allanol a chylched byr mewnol (a all gael ei achosi gan amodau amrywiol megis mewnoliad neu dolc, amhureddau materol, treiddiad gwrthrychau allanol, ac ati. ).

Ar ôl cam-drin thermol y gell, bydd nwy fflamadwy yn cael ei gynhyrchu. O'r uchod gallwch sylwi bod gan y tri achos cyntaf o ffrwydrad yr un achos, hynny yw na all nwy fflamadwy ollwng yn amserol. Ar y pwynt hwn, mae'r batri, y modiwl a'r system awyru cynhwysydd yn arbennig o bwysig. Yn gyffredinol, mae nwyon yn cael eu gollwng o'r batri trwy'r falf wacáu, a gall rheoleiddio pwysau'r falf wacáu leihau'r casgliad o nwyon hylosg. Yn ystod y cam modiwl, yn gyffredinol bydd ffan allanol neu ddyluniad oeri cragen yn cael ei ddefnyddio i osgoi cronni nwyon hylosg. Yn olaf, yn y cam cynhwysydd, mae angen cyfleusterau awyru a systemau monitro hefyd i wagio nwyon hylosg.

2) Methiant ESS a achosir gan fethiant system ategol allanol

Mae methiant ESS cyffredinol a achosir gan fethiant system ategol fel arfer yn digwydd y tu allan i'r system batri a gall arwain at losgi neu fwg o gydrannau allanol. A phan fydd y system yn monitro ac yn ymateb iddo mewn modd amserol, ni fydd yn arwain at fethiant cell neu gam-drin thermol. Yn y damweiniau yng Ngorsaf Bŵer Glanio Vistra Moss Cam 1 2021 a Cham 2 2022, cynhyrchwyd mwg a thân oherwydd bod y monitro namau a’r dyfeisiau trydanol methu’n ddiogel wedi’u diffodd bryd hynny yn ystod y cyfnod comisiynu ac ni allent ymateb mewn modd amserol. . Mae'r math hwn o losgi fflam fel arfer yn dechrau o'r tu allan i'r system batri cyn iddo ymledu yn olaf i'r tu mewn i'r gell, felly nid oes adwaith ecsothermig treisgar a chroniad nwy hylosg, ac felly fel arfer dim ffrwydrad. Yn fwy na hynny, os gellir troi'r system chwistrellu ymlaen mewn pryd, ni fydd yn achosi difrod helaeth i'r cyfleuster.

Achoswyd damwain dân “Gorsaf Bŵer Fictoraidd” yn Geelong, Awstralia yn 2021 gan gylched fer yn y batri a achoswyd gan ollyngiad oerydd, sy'n ein hatgoffa i roi sylw i ynysu corfforol y system batri. Argymhellir cadw gofod penodol rhwng cyfleusterau allanol a'r system batri er mwyn osgoi ymyrraeth ar y cyd. Dylai'r system batri hefyd fod â swyddogaeth inswleiddio er mwyn osgoi cylched byr allanol.

Gwrthfesurau

O'r dadansoddiad uchod, mae'n amlwg mai achosion damweiniau ESS yw cam-drin thermol y gell a methiant y system ategol. Os na ellir atal y methiant, yna gall lleihau'r dirywiad pellach ar ôl y methiant blocio hefyd leihau'r golled. Gellir ystyried y gwrth-fesurau o'r agweddau canlynol:

Rhwystro'r lledaeniad thermol ar ôl cam-drin thermol y gell

Gellir ychwanegu rhwystr inswleiddio i rwystro lledaeniad cam-drin thermol y gell, y gellir ei osod rhwng y celloedd, rhwng y modiwlau neu rhwng y raciau. Yn yr atodiad NFPA 855 (Safon ar gyfer Gosod Systemau Storio Ynni Sefydlog), gallwch hefyd ddod o hyd i'r gofynion cysylltiedig. Mae mesurau penodol i ynysu'r rhwystr yn cynnwys gosod platiau dŵr oer, aergel a hoffterau rhwng y celloedd.

Gellir ychwanegu dyfais atal tân i'r system batri fel y gall ymateb yn gyflym i actifadu'r ddyfais atal tân pan fydd cam-drin thermol yn digwydd mewn un gell. Mae'r cemeg y tu ôl i beryglon tân lithiwm-ion yn arwain at ddyluniad atal tân gwahanol ar gyfer systemau storio ynni nag atebion ymladd tân confensiynol, sydd nid yn unig i ddiffodd y tân, ond hefyd i leihau tymheredd y batri. Fel arall, bydd adweithiau cemegol ecsothermig y celloedd yn parhau i ddigwydd ac yn sbarduno ail-danio.

Mae angen gofal ychwanegol hefyd wrth ddewis deunyddiau diffodd tân. Os caiff y dŵr ei chwistrellu'n uniongyrchol ar y casin batri llosgi, gall gynhyrchu cymysgedd nwy fflamadwy. Ac os yw'r casin batri neu'r ffrâm wedi'i wneud o ddur, ni fydd dŵr yn atal cam-drin thermol. Mae rhai achosion yn dangos y gall dŵr neu fathau eraill o hylifau mewn cysylltiad â'r terfynellau batri hefyd waethygu'r tân. Er enghraifft, yn y ddamwain tân yng ngorsaf bŵer Vistra Moss Landing ym mis Medi 2021, nododd adroddiadau fod pibellau oeri a chymalau pibell yr orsaf wedi methu, gan achosi dŵr i chwistrellu ar y raciau batri ac yn y pen draw achosi'r batris i gylched byr ac arc.

Allyriad 1.Timely o nwyon hylosg

Mae pob un o'r adroddiadau achos uchod yn cyfeirio at grynodiadau o nwyon hylosg fel prif achos ffrwydradau. Felly, mae dyluniad a chynllun y safle, systemau monitro nwy ac awyru yn bwysig ar gyfer lleihau'r risg hon. Yn safon NFPA 855 sonnir bod angen system canfod nwy parhaus. Pan ganfyddir lefel benodol o nwy hylosg (hy 25% o LFL), bydd y system yn dechrau awyru gwacáu. Yn ogystal, mae safon prawf UL 9540A hefyd yn sôn am y gofyniad i gasglu gwacáu a chanfod terfyn isaf LFL nwy.

Yn ogystal ag awyru, argymhellir defnyddio paneli atal ffrwydrad hefyd. Crybwyllir yn NFPA 855 bod ESSs i'w gosod a'u cynnal yn unol â NFPA 68 (Safon ar Ddiogelu Ffrwydrad trwy Awyru rhag Ffrwydrad) a NFPA 69 (Safonau ar Systemau Diogelu Ffrwydrad). Fodd bynnag, pan fydd y system yn cydymffurfio â'r Prawf Tân a Ffrwydrad (UL 9540A neu gyfwerth), gellir ei eithrio o'r gofyniad hwn. Fodd bynnag, gan nad yw amodau'r profion yn gwbl gynrychioliadol o'r sefyllfa wirioneddol, argymhellir gwella'r awyru a'r amddiffyniad rhag ffrwydrad.

2.Failure atal systemau ategol

Cyfrannodd meddalwedd annigonol/rhaglennu cadarnwedd a gweithdrefnau comisiynu/cyn-cychwyn hefyd at ddigwyddiadau tân yn yr Orsaf Bŵer Fictoraidd a Gorsaf Bŵer Glanio Vistra Moss. Yn y tân Gorsaf Bŵer Fictoraidd, ni chafodd camddefnydd thermol a gychwynnwyd gan un o'r modiwlau ei nodi na'i rwystro, ac ni amharwyd ar y tân a ganlyn ychwaith. Y rheswm pam y digwyddodd y sefyllfa hon yw nad oedd angen comisiynu ar y pryd, a chafodd y system ei chau â llaw, gan gynnwys system telemetreg, monitro namau a dyfais drydanol sy'n methu'n ddiogel. Yn ogystal, nid oedd y system Rheoli Goruchwylio a Chaffael Data (SCADA) yn weithredol eto, gan ei bod yn cymryd 24 awr i sefydlu cysylltedd offer.

Felly, argymhellir y dylai fod gan unrhyw fodiwlau segur ddyfeisiau fel telemetreg weithredol, monitro diffygion a dyfeisiau diogelwch trydanol, yn hytrach na chael eu cau â llaw trwy switsh cloi allan. Dylid cadw pob dyfais amddiffyn diogelwch trydanol mewn modd gweithredol. Yn ogystal, dylid ychwanegu systemau larwm ychwanegol i nodi ac ymateb i wahanol ddigwyddiadau brys.

Canfuwyd gwall rhaglennu meddalwedd hefyd yng Nghamau 1 a 2 Gorsaf Bŵer Glanio Vistra Moss, gan na aethpwyd y tu hwnt i'r trothwy cychwyn, gweithredwyd sinc gwres y batri. Ar yr un pryd, mae methiant y cysylltydd pibell ddŵr â gollyngiad haen uchaf y batri yn gwneud y dŵr ar gael i'r modiwl batri ac yna'n achosi cylched byr. Mae'r ddwy enghraifft hyn yn dangos pa mor bwysig yw hi i raglenni meddalwedd/cadarnwedd gael eu gwirio a'u dadfygio cyn y weithdrefn gychwyn.

Crynodeb

Trwy ddadansoddi nifer o ddamweiniau tân mewn gorsaf storio ynni, dylid rhoi blaenoriaeth uchel i awyru a rheoli ffrwydrad, gosod a chomisiynu gweithdrefnau priodol, gan gynnwys gwiriadau rhaglennu meddalwedd, a all atal damweiniau batri. Yn ogystal, dylid datblygu cynllun ymateb brys cynhwysfawr i ddelio â chynhyrchu nwyon a sylweddau gwenwynig.