Cet article combine sa propre expérience de construction et les normes et spécifications pertinentes de l'industrie pour discuter des aspects de sécurité des systèmes de stockage d'énergie par batterie au lithium et promouvoir conjointement le développement sûr de l'industrie du stockage d'énergie.
Les systèmes de protection contre l'incendie pour le stockage de l'énergie sont principalement utilisés dans les centrales électriques de stockage de l'énergie à grande échelle et distribuées, stockage d'énergie mobile et les stations de stockage d'énergie de secours. Couvrant l'ensemble de la chaîne industrielle de la production, du transport et de la transformation de l'électricité, de la vente et de la consommation d'électricité.
1. Composition du système de protection contre l'incendie du stockage d'énergie
Le système de protection contre l'incendie du stockage d'énergie est principalement composé d'une partie de contrôle de détection et d'une partie d'extinction d'incendie, qui peuvent réaliser des fonctions de détection automatique, d'alarme et de protection contre l'extinction d'incendie pour la zone de protection ou le coffre de la batterie.
La partie contrôle de la détection comprend principalement des détecteurs, des hôtes de contrôle d'incendie, des boutons de démarrage et d'arrêt d'urgence, des alarmes sonores et visuelles, et des indicateurs de dégonflage. Parmi ces éléments, le détecteur est un détecteur d'incendie à pile au lithium.
La partie relative à l'extinction des incendies comprend principalement les dispositifs d'extinction des incendies au gaz, les canalisations, les buses, etc. Les dispositifs d'extinction d'incendie sont généralement des dispositifs d'extinction d'incendie à l'heptafluoropropane de type armoire, des dispositifs d'extinction d'incendie à l'heptafluoropropane suspendus, etc.
L'hôte de contrôle des incendies est un équipement intelligent d'alarme incendie automatique qui combine l'alarme incendie et l'extinction des incendies de gaz. Il utilise un écran LCD chinois et est principalement conçu pour les projets d'ingénierie incendie de petite et moyenne envergure. D'une part, l'hôte de contrôle des incendies reçoit les données du détecteur, effectue des jugements logiques et émet automatiquement et/ou manuellement des signaux de contrôle actifs et/ou passifs pour démarrer le dispositif d'exécution ;
D'autre part, l'hôte de contrôle des incendies transmet des données d'état à l'armoire de commande de l'ordinateur hôte, et accepte les instructions de contrôle de l'ordinateur hôte pour exécuter les démarrages d'extinction d'incendie correspondants ou d'autres actions.
2. Analyse des sources de danger du système de stockage d'énergie par batterie au lithium
Risques d'incendie dans systèmes de stockage d'énergie par batteries au lithium se divisent grosso modo en deux aspects : les réactions internes incontrôlables des piles au lithium et les risques d'incendie dans l'équipement électrique. Selon la réglementation en matière de protection contre les incendies, l'emplacement de la batterie (ci-après dénommé "compartiment de la batterie") et l'emplacement de l'équipement électrique haute et basse tension (ci-après dénommé "compartiment de l'équipement") sont des conceptions isolées.
3.1 La réaction interne de la pile au lithium est incontrôlée
- Pile au lithium
Lithium charge de la batterie Les processus de charge et de décharge sont principalement complétés par des réactions chimiques. Au cours du processus de charge et de décharge, de l'énergie thermique est inévitablement générée. Si l'énergie thermique générée par la batterie elle-même dépasse la capacité de dissipation thermique de la batterie, la batterie au lithium ne pourra pas être dissipée à temps et la chaleur s'accumulera, entraînant une surchauffe de la batterie.
Des réactions chimiques se produisent entre les matériaux internes de la batterie, comme la décomposition du film SEI, la décomposition de l'électrolyte, la décomposition des électrodes positives et négatives, etc. Au cours de la décomposition, une grande quantité de chaleur et de gaz est générée, ce qui provoque l'échauffement et le gonflement de la batterie.
La température augmente rapidement, provoquant une combustion interne des matériaux de la batterie, et la décomposition du liquide de la batterie produit des gaz inflammables. Lorsque la concentration de gaz inflammables atteint un certain niveau, une explosion se produit en présence d'une flamme nue.
Par conséquent, les phénomènes de surface de la réaction incontrôlée des batteries au lithium-ion comprennent principalement l'échauffement de la batterie, le gonflement, la fumée, la flamme nue, la brûlure et même l'explosion.
Les problèmes susmentionnés sont principalement dus à la réaction chimique interne de la batterie, trop rapide et incontrôlable, et à la surcharge externe, à la perforation, aux facteurs externes tels que les sources d'incendie, l'extrusion, les courts-circuits, etc.
En outre, le module de batterie du système de stockage d'énergie à batterie au lithium est conçu pour connecter plusieurs blocs de batteries en série, ce qui augmente incontestablement les risques de sécurité des batteries au lithium.
En outre, lorsqu'un incendie se produit en raison des performances instables d'une certaine batterie, il affecte inévitablement la sécurité des batteries au lithium environnantes et élargit encore la portée de l'incendie.
- Matériel électrique
Le système de stockage d'énergie par batterie au lithium comporte un grand nombre d'équipements électriques. La stabilité et la sécurité de l'équipement électrique affecteront également les performances et la stabilité de la batterie, comme l'impact de la haute tension, du courant élevé et de la surtension due à la foudre en raison d'un fonctionnement inattendu.
Étant donné que le système de stockage d'énergie par batterie au lithium comporte de nombreux systèmes de courant faible et de communication, la haute tension et le courant élevé dans le système auront inévitablement un impact important sur le système de stockage d'énergie.
Dans le même temps, elle endommagera les composants de protection du système de stockage d'énergie, ce qui rendra impossible la poursuite de l'opération. Les actions de protection peuvent même provoquer des incendies.
4. Mesures de sécurité incendie
La sécurité incendie des batteries au lithium est un élément clé de la prévention dans la conception de l'ensemble du système de stockage d'énergie. Les mesures de sécurité incendie des systèmes de stockage d'énergie par batterie au lithium sont examinées ci-après sous différents aspects.
- Système d'alarme incendie
L'ensemble du processus de combustion spontanée des piles au lithium, dû à des réactions chimiques internes incontrôlées causées par la pile au lithium elle-même ou stimulées par des conditions externes, entraîne la libération de gaz, d'énergie et la production de fumée. Dans les cas les plus graves, des flammes nues peuvent apparaître.
En d'autres termes, l'endroit où la pile au lithium est placée est isolé des autres équipements et des détecteurs spéciaux de fumée, de température, de lumière et autres sont installés. Des détecteurs de gaz correspondants peuvent être ajoutés de manière ciblée en fonction des caractéristiques des différentes piles au lithium.
Veiller à ce que l'alarme de changement de gaz dans le compartiment de la batterie soit détectée rapidement lorsque la batterie est hors de contrôle, que l'équipement électrique dans la salle des équipements liés soit déconnecté de l'alimentation électrique et que les informations relatives à l'alarme soient téléchargées vers le personnel chargé de la surveillance de l'arrière-plan.
- Dispositif d'extinction automatique
La batterie au lithium elle-même contient des substances chimiques et de nombreux équipements électriques sont connectés dans l'entrepôt. Lorsqu'un incendie se produit, s'il ne peut pas être éteint à temps, les pertes causées deviendront de plus en plus importantes au fil du temps.
Par conséquent, la configuration du système de stockage d'énergie Le dispositif d'extinction des incendies doit être une méthode physique qui étouffe rapidement le feu en isolant l'oxygène.
5. Gaz extincteur
Le gaz extincteur le plus utilisé dans l'industrie des systèmes de stockage d'énergie est l'heptafluoropropane.
L'heptafluoropropane est un gaz incolore, inodore et non conducteur. Son principe d'extinction des incendies est d'inhiber la réaction de la chaîne de réaction chimique. Il est stocké dans un liquide et libère du gaz. Après la pulvérisation, le système de ventilation peut être utilisé pour évacuer le gaz hors de la pièce afin d'éteindre l'incendie.
Il n'y aura pas de résidus après l'installation et il n'y aura pas de perte de travail ou de pollution de l'équipement électrique sur le site. Lors de l'installation d'un dispositif d'extinction d'incendie à l'hexafluoropropane dans un système de stockage d'énergie, il convient de prêter attention aux points suivants.
- Concentration des rejets
La concentration de pulvérisation de l'hexafluoropropane doit être déterminée en fonction de la zone de protection réelle. Si l'agent extincteur n'est pas suffisamment rempli, la concentration d'extinction dans certaines petites zones de protection peut être trop élevée, tandis que la concentration d'extinction dans d'autres zones de protection est plus faible, et la situation d'extinction idéale ne sera pas atteinte.
Lors de la conception du système, la quantité de remplissage de l'agent extincteur doit être 9% plus élevée que le taux de concentration réel afin de répondre à toutes les exigences en matière d'extinction d'incendie.
- Conception d'un espace entièrement clos
D'une manière générale, l'extinction des incendies de gaz nécessite un espace fermé pour garantir l'effet extincteur de l'agent extincteur. Au cours du processus de libération de l'heptafluoropropane, il est important de noter que lorsque le personnel d'exploitation et de maintenance intervient dans le compartiment de la batterie, des incendies peuvent se produire en raison d'accidents inattendus ou d'erreurs de manipulation. Il est parfois nécessaire de mettre en place une porte coupe-feu pour assurer la sécurité du personnel.
Étant donné que l'état liquide de l'heptafluoropropane se transforme en état gazeux après l'injection, la pression intérieure augmente rapidement et un orifice de vidange correspondant doit être installé dans le compartiment de la batterie. Le dispositif de décompression doit être spécifiquement conçu en fonction de la pression que la structure du bâtiment intérieur ou du conteneur peut supporter, afin d'éviter les fissures dans le bâtiment ou le conteneur fermé.
- Détermination du temps d'injection
Dans des circonstances normales, si le temps de préinflammation de la surface solide des piles au lithium ou d'autres équipements est long, un feu profond se formera à l'intérieur, ce qui est très préjudiciable à la sécurité incendie, bien que le dispositif d'extinction d'incendie puisse éteindre la flamme ouverte externe.
Mais il y a encore de la combustion à l'intérieur, et lorsque les conditions de rallumage sont atteintes, elle s'enflamme à nouveau. Si le délai de préinflammation est suffisamment long, des accidents dangereux tels que des explosions peuvent même se produire. C'est pourquoi, sur la base des réglementations pertinentes et des conditions d'exploitation réelles, il est plus raisonnable de fixer le temps d'injection réel de l'heptafluoropropane à 8 secondes.
- Unité de climatisation
Lors de la charge et de la décharge des piles au lithium, la chaleur est continuellement dissipée vers l'extérieur, et la température ambiante entraîne des changements évidents dans les performances des piles au lithium.
Les caractéristiques de température des piles au lithium de -40°C à 60°C signifient que la capacité des piles au lithium diminue à mesure que la température baisse. L'atténuation est accélérée et les températures élevées n'ont pas un grand effet sur le changement de capacité des piles au lithium.
En outre, dans les environnements à température élevée, l'équipement électrique et les batteries dans le compartiment des batteries augmentent la probabilité de risques d'incendie. Par conséquent, la température optimale du compartiment de la batterie de la centrale de stockage d'énergie est de 25℃ ; à cette température, la capacité et la sécurité de la batterie sont optimales.
- Dispositif de liaison
Les systèmes de stockage d'énergie par batterie au lithium nécessitent généralement des inspections quotidiennes par le personnel d'exploitation et de maintenance. Afin d'éviter les pertes dues à une mauvaise manipulation par le personnel d'exploitation et de maintenance ou à des accidents inattendus, des portes coupe-feu et des systèmes d'échappement doivent être installés dans le compartiment de la batterie, ainsi que des boutons d'arrêt d'urgence placés à l'extérieur.
Et former un dispositif de sécurité à plusieurs niveaux avec les systèmes d'alarme incendie, les dispositifs d'extinction automatique d'incendie, les portes coupe-feu, les bouches d'aération et autres équipements anti-incendie.
- Conception électrique
Pour les problèmes tels que la haute tension et le courant important qui peuvent survenir dans les équipements électriques, installez des équipements de protection contre la foudre et les surtensions, des équipements de protection contre la foudre et les surtensions et des parafoudres correspondants sur le circuit côté haute tension.
Au cours de la conception de systèmes de stockage d'énergie par batterieLes installations de protection contre la foudre et de mise à la terre du bâtiment d'origine ont été raisonnablement utilisées pour réduire le risque de haute tension et de courant élevé dans son ensemble.
Lors de l'aménagement et de la conception du système de stockage d'énergie, il est nécessaire de prendre en compte la commodité des inspections quotidiennes d'exploitation et de maintenance, ainsi que les situations d'urgence. Il ne doit pas y avoir moins de deux entrées et sorties dans la zone de l'équipement de stockage d'énergie mobile.
Un couloir d'incendie d'une largeur d'au moins 3,5 m doit être réservé autour du système de stockage d'énergie placé au sol. Un couloir d'évacuation d'une largeur d'au moins 1,5 m doit être réservé autour du système de stockage d'énergie placé dans le sous-sol, et les installations de lutte contre l'incendie correspondantes doivent être prévues autour de ce système.
Afin de garantir la stabilité de l'alimentation électrique du système de stockage d'énergie par batterie au lithium en cas d'incendie, l'alimentation utilisée par l'équipement de protection contre l'incendie doit être séparée du réseau électrique, et les câbles doivent être résistants au feu. Le système électrique fournit de l'énergie.
6. Résumé
En tant que batterie au lithium technologies de stockage de l'énergie continue de s'améliorer, les systèmes de stockage d'énergie correspondants à base de batteries au lithium seront également appliqués à grande échelle. Et l'innovation de la top BESS factory est le moteur de ce processus. La manière de garantir la sécurité des systèmes de stockage d'énergie par batteries au lithium est le premier facteur qui influe sur le développement.
En tant que dernier système de défense passive, la conception raisonnable de la protection contre l'incendie, la sélection des matériaux, l'agencement et la construction ont une incidence directe sur le développement sain de l'industrie du stockage de l'énergie.
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