سلامة البطارية في أنظمة تخزين الطاقة: ما يجب أن يعرفه المشترون

أنظمة تخزين الطاقةأصبحت جزءًا أساسيًا من مشاريع الطاقة الشمسية والمباني التجارية والمجمعات الصناعية وتطبيقات الطاقة الاحتياطية. ولكن بالنسبة للمشترين، لا ينبغي أن تكون القدرة والسعر هما محور التركيز الوحيد. سلامة البطارية هي التي تقرر ما إذا كان النظام يمكن أن يعمل بشكل موثوق لسنوات.

نظام تخزين الطاقة الجيد ليس مجرد حزمة بطارية. إنه تصميم كامل للسلامة، بما في ذلك اختيار الخلايا، والتحكم في نظام إدارة المباني، والإدارة الحرارية، والحماية من الحرائق، وتصميم الغلاف، والاعتماد- ودعم ما بعد البيع.

الخلية هي أساس النظام بأكمله. حتى أفضل تصميم للخزانة لا يمكنه التعويض بشكل كامل عن الخلايا ذات الجودة الرديئة-.

بالنسبة لتطبيقات تخزين الطاقة، تُستخدم خلايا LiFePO₄ على نطاق واسع لأنها توفر استقرارًا حراريًا أفضل من العديد من كيمياء أيونات الليثيوم- الأخرى. ومع ذلك، هذا لا يعني أن النظام خالي من المخاطر-. الشحن الزائد، أو الدوائر القصيرة الداخلية، أو الأضرار الميكانيكية، أو سوء تبديد الحرارة أو التثبيت غير الصحيح لا يزال من الممكن أن يشكل مخاطر على السلامة.

يجب على المشترين التحقق من:

• ما إذا كانت الخلايا -خلايا جديدة من الدرجة "أ".
• ما إذا كان يمكن تتبع مورد الخلية أم لا
• ما إذا كان قد تم اختبار اتساق الخلية
• ما إذا كان يتم التحكم في السعة والمقاومة الداخلية ومطابقة الجهد
• ما إذا كان المورد يمكنه تقديم سجلات الدُفعات وتقارير الاختبار

قد تبدو الخلايا منخفضة التكلفة- جذابة في مرحلة عرض الأسعار، ولكنها قد تزيد من خطر التدهور المبكر، وعدم توازن النظام، والنزاعات المتعلقة بالضمان، وحوادث السلامة.

نظام إدارة البطارية ليس مجرد وحدة عرض. إنها طبقة التحكم الرئيسية التي تحمي البطارية أثناء الشحن والتفريغ والتشغيل الاحتياطي.

ينبغي لنظام إدارة المباني الموثوق به أن يراقب ويتحكم في:

• جهد الخلية
• حزمة الجهد
• الشحن والتفريغ الحالي
• درجة حرارة الخلية والوحدة
• حالة الشحن
• الحالة الصحية
• حالة العزل
• التواصل مع العاكس، EMS وأجهزة الكمبيوتر
• منطق الإنذار والإغلاق

بالنسبة للمشترين، من المهم أن يسألوا كيف يتفاعل نظام إدارة المباني عند حدوث ظروف غير طبيعية. على سبيل المثال، ماذا يحدث عندما ترتفع درجة حرارة إحدى الخلايا بسرعة كبيرة؟ ماذا يحدث عندما يتم شحن الباقة بشكل زائد؟ هل يمكن للنظام قطع الاتصال بأمان قبل أن يتسع الخطأ؟

لا ينبغي لـ ESS الآمن أن يكتشف المشاكل فحسب. وينبغي أن تستجيب في وقت مبكر.

تعد الحرارة أحد أهم العوامل التي تؤثر على سلامة البطارية وعمر الدورة. يمكن أن يؤدي التصميم الحراري السيئ إلى شيخوخة الخلايا بشكل غير متساوٍ، وانخفاض السعة المتاحة وزيادة مخاطر السلامة.

في الأنظمة السكنية، يمكن استخدام التبريد الطبيعي أو التبريد بالمروحة اعتمادًا على مستوى الطاقة وبيئة التثبيت. في الأنظمة التجارية والصناعية الأكبر حجمًا، غالبًا ما يتم اختيار تبريد الهواء أو التبريد السائل بناءً على حجم النظام وظروف التشغيل ومعدل تفريغ الشحن.

يجب على المشترين الانتباه إلى:

• ما إذا كانت أجهزة استشعار درجة الحرارة موضوعة في المواضع الرئيسية
• ما إذا كان يمكن إزالة الحرارة بالتساوي من وحدات البطارية
• ما إذا كان النظام يمكن أن يعمل بأمان في المناخ المحلي
• ما إذا كان العلبة لديها ما يكفي من التهوية أو قدرة التبريد
• ما إذا كان العزل الحراري والتباعد مصمم بشكل صحيح

تختلف متطلبات خزانة البطارية المثبتة في بيئة خارجية حارة تمامًا عن تلك المثبتة في غرفة معدات داخلية نظيفة.

ويعني الهروب الحراري أن خلية البطارية تطلق الحرارة بشكل أسرع مما يمكنها أن تتبدد، مما يتسبب في ارتفاع سريع وغير منضبط في درجة الحرارة. تصف NFPA الهروب الحراري بأنه إطلاق سريع وغير متحكم فيه للطاقة الحرارية من خلية البطارية.

النقطة الأساسية بالنسبة للمشترين هي ما يلي: يجب أن يهدف تصميم الأمان إلى منع انتشار فشل الخلية-المفردة إلى الوحدات أو الرفوف أو الخزانات المجاورة.

ولهذا السبب فإن التصميم على مستوى النظام-مهم. ينبغي أن يتضمن النظام البيئي والاجتماعي (ESS) الأكثر أمانًا ما يلي:

• تباعد الخلايا السليم
• حماية على مستوى الوحدة-
• كشف درجة الحرارة والغاز
• مواد مقاومة للحريق-حيثما يكون ذلك مطلوبًا
• تصميم التنفيس أو تخفيف الضغط
• مسح منطق التنبيه وإيقاف التشغيل
• مسافة التثبيت بين الخزانات
• إرشادات الاستجابة لحالات الطوارئ

لا تتعلق سلامة البطارية بالادعاء بأنه "لن يفشل أي شيء على الإطلاق". يتعلق الأمر بالتأكد من أنه في حالة حدوث خطأ، سيتم اكتشافه مبكرًا وعزله بسرعة ومنعه من أن يصبح حدثًا أكبر.

لا ينبغي التعامل مع الحماية من الحرائق كملحق اختياري. يجب أخذها في الاعتبار جنبًا إلى جنب مع كيمياء البطارية وتصميم الخزانة والتهوية والكشف وموقع التثبيت ومتطلبات الكود المحلي.

اعتمادًا على التطبيق، قد يتضمن النظام ما يلي:

• كشف الدخان
• كشف درجة الحرارة
• الكشف عن الغازات القابلة للاحتراق
• الهباء الجوي أو العامل النظيف- لإخماد الحرائق
• توقف اضطراري
• التحكم في التهوية
• ربط الإنذار
• المراقبة عن بعد
• تصميم خزانة-مقاوم للحريق

بالنسبة إلى أنظمة C&I والأنظمة الحاوية الأكبر حجمًا، يجب على المشترين أيضًا أن يطلبوا وثائق السلامة من الحرائق-وإجراءات الاستجابة للطوارئ وتوصيات المسافات بين التركيبات.

قد يكون أداء منتج ESS نفسه مختلفًا في بيئات مختلفة. يمكن أن تؤثر الحرارة الخارجية أو الغبار أو الرطوبة أو الرذاذ الملحي أو سوء التهوية أو ضوء الشمس المباشر على السلامة والموثوقية على المدى الطويل-.

يجب على المشترين تأكيد:

• تركيب داخلي أو خارجي
• مستوى حماية الملكية الفكرية
• نطاق درجة حرارة التشغيل
• حدود الارتفاع
• حماية من الرطوبة والتكثيف
• متطلبات مكافحة-التآكل
• توجيه الكابلات وتصميم التأريض
• البعد عن الجدران والمخارج والمواد القابلة للاشتعال

لا ينبغي للمورد الجيد أن يبيع خزانة البطارية فقط. ويجب عليهم أيضًا مساعدة المشترين على فهم كيفية تثبيته وتشغيله بأمان.

لم يتم الانتهاء من سلامة البطارية بعد التسليم. يعتمد التشغيل طويل الأمد- على المراقبة والصيانة وإمكانية تتبع البيانات.

يجب أن يدعم نظام ESS الموثوق به ما يلي:

• مراقبة في الوقت الفعلي-.
• إنذارات الخطأ
• سجلات البيانات التاريخية
• التشخيص عن بعد
• دعم ترقية البرامج الثابتة
• إرشادات الصيانة
• سجلات الإنتاج والاختبار يمكن تتبعها

وقد أبرزت وزارة الطاقة الأمريكية أيضًا أن سلامة تخزين الطاقة لا تتعلق بالتصميم فحسب، بل تتعلق أيضًا بالتحقق من الصحة والاستعداد للحوادث وتوثيق السلامة.

بالنسبة للمشترين، يعني هذا أن دعم ما بعد البيع-يعد جزءًا من حزمة الأمان.

قبل شراء نظام تخزين الطاقة، اطرح هذه الأسئلة:

• ما هي العلامة التجارية لخلية البطارية وفئتها المستخدمة؟
• هل تعتبر الخلايا-خلايا جديدة من الدرجة الأولى؟
• ما هي وسائل الحماية BMS المضمنة؟
• كيف يتم التحكم في درجة الحرارة داخل الخزانة؟
• ماذا يحدث إذا أصبحت خلية أو وحدة واحدة غير طبيعية؟
• هل يحتوي النظام على كشف أو إخماد الحرائق؟
• ما هي الشهادات التي تنطبق على هذا النموذج بالضبط؟
• هل يمكن للمورد تقديم تقارير الاختبار ومخططات الأسلاك؟
• هل النظام مناسب للمناخ المحلي وموقع التثبيت؟
• ما هو الضمان-ودعم ما بعد البيع المقدم؟

  خاتمة

   

  تعتمد سلامة البطارية في أنظمة تخزين الطاقة على العديد من التفاصيل: جودة الخلية، ومنطق BMS، والتصميم الحراري، والشهادة، والحماية من الحرائق، والتركيب والصيانة. يتم بناء نظام آمن من خلال الهندسة والاختبار والتشغيل المسؤول.

  بالنسبة للمشترين، فإن أدنى سعر ليس دائمًا أقل المخاطر. إن اختيار مورد ESS موثوق به يعني اختيار نظام تم تصميمه واختباره وتوثيقه ودعمه بشكل صحيح طوال فترة خدمته.

  في SINELINK، نحن نركز علىحلول عملية لتخزين الطاقة للسكن, التطبيقات التجارية والصناعية. بدءًا من اختيار المنتج وحتى الدعم الفني، نساعد العملاء على اختيار أنظمة أكثر أمانًا وموثوقية لظروف المشروع الحقيقية.