集装箱式电池储能系统安全风险分析

集装箱式电池储能系统安全风险分析
一、概念
集装箱式电池储能系统是以磷酸铁锂电池为能量载体,通过PCS(储能变流器)进行充放电,实现与电力系统的多种能量交换,并可接入多种供电模式,如光伏阵列、风能、柴油发电机与电网等储能系统。
集装箱式电池储能系统包含锂电池组、电池管理系统、能量转换系统、控制系统等设备。其中技术核心是电池组、电池簇结构设计、电池系统热设计、电池系统的保护技术、电池管理系统等。储能系统由电池系统和能量转换系统组成,电池系统含有先进的磷酸铁锂电池模块、电池管理系统和作为直流短路保护和电路隔离熔断开关,所有的设备集中安装在集装箱内。
集装箱式电池储能系统是以40尺标准集装箱为载体,
内置两台250kW储能能量转换系统,将1MWh锂电池系统、电池管理系统、储能监控系统、空调系统、消防系统、配电系统集中装在一个特制的箱体内,以实现高集成度、大容量、可移动的储能设备,具有隔热、恒温、消防阻燃、防风沙等特点,满足各种环境使用。
如图1所示:黑部分为电池室中有6个电池簇并联,灰部分为能转换系统、空调系统和控制系统,紫部分为风道。
图1集装箱电池系统结构图
图2集装箱电池系统内部图
二、优势
集装箱式电池储能系统有可移动、灵活性强、可扩充、可拆卸等功能,不论从商业角度还是在技术角度都具有一定的实用价值,此外,在军事领域和环境适应性方面都具有优势。其主要特点有以下几面:
1.模块化设计:国际标准化组织是标准的尺寸,允许远洋运输和公路运输方便。它们可以悬挂在高架起
重机上,船上,卡车和临时用地。
2.坚固耐用的设计:国际标准化组织在运输过程中保护货物,并将在能源储存系统的生命期内提供良好的保护,免受天气、运输及其他环境的侵害。
3.可移动性设计:综合比较其他储能电池,锂电池储能技术的优势在于质量与体积,可移动性强,不受地域限制。
4.灵活的基础设计:集装箱是很容易适用任何所需的选择。这包括空调,光伏,风机,通道门,电力电缆接入和其他等设备的接入。
三、安全风险分析
当前,我国新型储能装机规模飙升,磷酸铁锂离子电池成为电化学储能重要的装机容量,同时,预制舱式以其高度的集成化及便捷的安装方式又成为磷酸铁锂离子电池储能电站的重要产品形式。以下对储能系统特有的危险因素进行分析:
1.火灾
锂离子电池目前采用的电解液有机溶剂大多属于易燃
、CO为主的可或可燃液体(磷酸铁锂电池在热失控后析出H
2
燃气体),锂离子电池在过充过放、过热、机械碰撞等内外部因素的用途下,容易引起电池隔膜崩溃、内部短路,从而导致热失控的发生,有发生火灾爆炸的危险,这是锂离子电池发生安全问题的本质原因。电池因过压或过流导设备温度过高,形成引燃源,电池电解液温度上升,换热系统故障导到设备高温运行,如通风道堵塞、风扇损坏、安装位置不当、
环境温度过高或距离外界热源太近,均可能导致蓄电池系统散热不良,影响设备安全运行,引发火灾。
就目前传统的安全消防措施而言,并不能有效抑制锂离子电池的热失控,从而导致初期火灾迅速蔓延,进而演变为大规模火灾。电池舱内以往主要采用七氟丙烷全淹没灭火系统为主,但目前像江苏电网侧储能采用细水雾,北美地区目前普遍采用全氟己酮替代七氟丙烷。总体来说,目前还没有能彻底解决电池热失控后燃烧的消防手段,主要还是以预防为主、防消结合,同时辅以水消防作为解决手段。
2.爆炸
储能系统特有的蓄电池在充放电过程中会产生少量的氢气,氢气的爆炸极限为4%-75.6%。范围较大,若在局部的封闭空间聚集,有发生爆炸的危险性。储能装置室内长期运行电解水产生氢气,室内若通风
不畅氢气排出管道堵塞,致使室内或局部密闭空间内的气达到一定浓度,遇明火或静电放电火花,可能造成爆炸事故若室内屋顶不够平整,造成氢气累积遇明火有发生爆炸的可能性。
蓄电池在充放电过程中,外部遇明火、撞击、雷电、短路过充或过放等各种意外因素,有发生爆炸的危险性。
储能系统箱式变压器装置若为带油设备,变压器装置内部故障时会引起电弧加温有燃烧和爆炸的可能。
3.触电
储能系统带有危险的直流和交流电压。而且因为它是一种储能装置即使在没接通电源或系统关闭时分部件可能仍
然处在带电状态在打开或接触系统时若没有穿戴好相护具可能发生触电危险,电池模块放置的平台基架之间的绝缘电阻较小绝缘不良可能发生漏电、触电事故。
4.中毒和室息
电解液是储能电池的重要组成部分。
若室内温度控制不良使电解液发生溶质析出现象会影响电池寿命全液流电池电解液发生溶析现象时理论上可能析出五氧化二钒、三氧化二钒、硫的氧钒三种盐,其中析出晶体有剧毒,工作人员在不知道的情况下有可能接触毒物造成中毒。该析出晶体对呼吸系统和皮肤有损害作用,急性中毒可引起鼻、咽、肺部刺激症状,接触者出现烧灼感流泪、咽痒、干咳、胸闷全身不适等表现,重者出现支气管炎,皮肤高浓度接触可致皮炎剧烈瘙痒、慢性中毒,长期接触可引起慢性支气管炎、肾损害、视力障碍等,此外还可能对周围水体造成污染。
常用的锂离子电池电解液,一般是由有机溶剂和电解质(盐)组成目前电解质有高氯酸锂(LiCO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟酸(LiBF4)等其中六氟磷酸具有良好的导电性和电化学稳定性是目前主流的电解质可能产生有剧毒和腐蚀性的氟化氢(HF)气体对皮肤、眼睛、黏腰有强烈刺激作用入后可引起呼吸道炎症水肿。
储能装置室可能采用制氮机对室内产生进行吹扫。吹扫系统主要危险有害因素体现在制氮机的使用和维护上。在制氮机运行过程中,会从设备外侧的气体排放口释放出氮

本文发布于:2024-09-20 12:33:52,感谢您对本站的认可!

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