पृष्ठभूमि

ऊर्जा संकटले विगत केही वर्षहरूमा लिथियम-आयन ब्याट्री ऊर्जा भण्डारण प्रणाली (ESS) लाई अझ व्यापक रूपमा प्रयोग गरेको छ, तर त्यहाँ धेरै खतरनाक दुर्घटनाहरू पनि भएका छन् जसको परिणाम स्वरूप सुविधाहरू र वातावरणमा क्षति पुगेको छ, आर्थिक नोक्सानी, र यहाँसम्म कि क्षति। जीवन। अनुसन्धानले पत्ता लगाएको छ कि ESS ले UL 9540 र UL 9540A जस्ता ब्याट्री प्रणालीहरूसँग सम्बन्धित मापदण्डहरू पूरा गरेको भए तापनि थर्मल दुरुपयोग र आगलागी भएको छ। तसर्थ, विगतका घटनाहरूबाट पाठ सिकेर र जोखिमहरू र तिनीहरूको प्रतिरोधी उपायहरूको विश्लेषणले ESS प्रविधिको विकासलाई फाइदा पुर्‍याउँछ।

केस समीक्षा

निम्नले 2019 देखि मिति सम्म विश्वभरि ठूला-ठूला ESS का दुर्घटनाका घटनाहरूको सारांश दिन्छ, जुन सार्वजनिक रूपमा रिपोर्ट गरिएको छ।

माथिका दुर्घटनाका कारणहरूलाई निम्न दुइटा रूपमा संक्षेप गर्न सकिन्छ:

1) आन्तरिक सेलको विफलताले ब्याट्री र मोड्युलको थर्मल दुरुपयोगलाई ट्रिगर गर्दछ, र अन्ततः सम्पूर्ण ESS लाई आगो वा विस्फोट गराउनको कारण बनाउँछ।

सेल को थर्मल दुरुपयोग को कारण विफलता मूलतः एक विस्फोट पछि आगलागी देखाइएको छ। उदाहरणका लागि, २०१९ मा एरिजोना, संयुक्त राज्य अमेरिकाको म्याकमिकन पावर स्टेशन र २०२१ मा चीनको बेइजिङमा रहेको फेंगताई पावर स्टेशन दुबै आगो लागेपछि विस्फोट भयो। यस्तो घटना एकल कोशिकाको विफलताको कारणले हुन्छ, जसले आन्तरिक रासायनिक प्रतिक्रियालाई ट्रिगर गर्दछ, तातो जारी गर्दछ (एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया), र तापक्रम बढ्दै जान्छ र नजिकका कोशिकाहरू र मोड्युलहरूमा फैलिन्छ, आगो वा विस्फोट पनि हुन्छ। सेलको विफलता मोड सामान्यतया ओभरचार्ज वा नियन्त्रण प्रणाली विफलता, थर्मल एक्सपोजर, बाह्य सर्ट सर्किट र आन्तरिक सर्ट सर्किट (जुन विभिन्न अवस्थाहरू जस्तै इन्डेन्टेशन वा डेन्ट, सामग्री अशुद्धता, बाह्य वस्तुहरू द्वारा प्रवेश, आदिको कारणले हुन सक्छ। )।

सेलको थर्मल दुरुपयोग पछि, ज्वलनशील ग्याँस उत्पादन गरिनेछ। माथिबाट तपाईले देख्न सक्नुहुन्छ कि विस्फोटको पहिलो तीन घटनाको एउटै कारण छ, त्यो ज्वलनशील ग्यास समयमै डिस्चार्ज हुन सक्दैन। यस बिन्दुमा, ब्याट्री, मोड्युल र कन्टेनर भेन्टिलेसन प्रणाली विशेष रूपमा महत्त्वपूर्ण छन्। सामान्यतया ग्यासहरू निकास भल्भ मार्फत ब्याट्रीबाट डिस्चार्ज गरिन्छ, र निकास भल्भको दबाव नियमनले दहनशील ग्याँसहरूको संचयलाई कम गर्न सक्छ। मोड्युल चरणमा, सामान्यतया बाह्य फ्यान वा खोलको शीतल डिजाइन दहनशील ग्याँसहरूको संचयबाट बच्नको लागि प्रयोग गरिनेछ। अन्तमा, कन्टेनर चरणमा, दहनशील ग्याँसहरू खाली गर्न भेन्टिलेसन सुविधाहरू र निगरानी प्रणालीहरू पनि आवश्यक हुन्छ।

2) बाह्य सहायक प्रणाली विफलताको कारणले गर्दा ESS विफलता

सहायक प्रणालीको विफलताको कारणले गर्दा समग्र ESS विफलता सामान्यतया ब्याट्री प्रणाली बाहिर हुन्छ र यसले बाह्य कम्पोनेन्टहरू जलाउन वा धुवाँ निस्कन सक्छ। र जब प्रणालीले अनुगमन गर्यो र यसलाई समयमै प्रतिक्रिया दियो, यसले सेलको विफलता वा थर्मल दुरुपयोगको नेतृत्व गर्दैन। विस्ट्रा मोस ल्यान्डिङ पावर स्टेशन फेज 1 2021 र फेज 2 2022 को दुर्घटनाहरूमा, धुवाँ र आगो उत्पन्न भएको थियो किनभने त्रुटि अनुगमन र विद्युतीय असफल-सुरक्षित उपकरणहरू कमीशन चरणको समयमा बन्द गरिएको थियो र समयमै प्रतिक्रिया दिन नसकिएको थियो। । यस प्रकारको ज्वालाको ज्वाला सामान्यतया ब्याट्री प्रणालीको बाहिरबाट सुरु हुन्छ यो अन्ततः सेलको भित्री भागमा फैलनु अघि, त्यसैले त्यहाँ कुनै हिंस्रक एक्जोथर्मिक प्रतिक्रिया र दहनशील ग्यास संचय हुँदैन, र त्यसैले सामान्यतया कुनै विस्फोट हुँदैन। अझ के छ, यदि स्प्रिंकलर प्रणाली समयमै सक्रिय गर्न सकिन्छ भने, यसले सुविधालाई ठूलो क्षति पुर्‍याउँदैन।

2021 मा अष्ट्रेलियाको जिलong्गमा भएको "भिक्टोरियन पावर स्टेशन" आगो दुर्घटना कूलेन्ट चुहावटको कारणले गर्दा ब्याट्रीमा सर्ट सर्किटको कारण भएको थियो, जसले हामीलाई ब्याट्री प्रणालीको भौतिक अलगावमा ध्यान दिन सम्झाउँछ। पारस्परिक हस्तक्षेपबाट बच्नको लागि बाह्य सुविधाहरू र ब्याट्री प्रणाली बीच एक निश्चित ठाउँ राख्न सिफारिस गरिन्छ। बाह्य सर्ट सर्किटबाट बच्नको लागि ब्याट्री प्रणाली पनि इन्सुलेशन प्रकार्य संग सुसज्जित हुनुपर्छ।

प्रतिरोधी उपायहरू

माथिको विश्लेषणबाट, यो स्पष्ट छ कि ESS दुर्घटनाहरूको कारण सेलको थर्मल दुरुपयोग र सहायक प्रणालीको विफलता हो। यदि विफलता रोक्न सकिँदैन भने, अवरुद्ध विफलता पछि थप बिग्रने कम गर्न पनि घाटा कम गर्न सक्छ। प्रतिरोधी उपायहरूलाई निम्न पक्षहरूबाट विचार गर्न सकिन्छ:

सेल को थर्मल दुरुपयोग पछि थर्मल फैल अवरुद्ध

इन्सुलेशन बाधा सेलको थर्मल दुरुपयोगको फैलावट रोक्नको लागि थप्न सकिन्छ, जुन कोशिकाहरू बीच, मोड्युलहरू वा र्याकहरू बीच स्थापना गर्न सकिन्छ। NFPA 855 (Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems) को परिशिष्टमा, तपाईंले सम्बन्धित आवश्यकताहरू पनि फेला पार्न सक्नुहुन्छ। बाधालाई अलग गर्नको लागि विशेष उपायहरूमा कोशिकाहरू बीच चिसो पानीको प्लेटहरू, एयरजेल र मनपर्नेहरू घुसाउने समावेश छ।

ब्याट्री प्रणालीमा आगो दमन गर्ने यन्त्र थप्न सकिन्छ ताकि यसले एकल कक्षमा थर्मल दुरुपयोग हुँदा आगो दमन यन्त्रलाई सक्रिय गर्न द्रुत प्रतिक्रिया दिन सक्छ। लिथियम-आयन आगो खतराहरू पछाडिको रसायनले ऊर्जा भण्डारण प्रणालीहरूको लागि परम्परागत फायरफाइटिंग समाधानहरू भन्दा फरक आगो दमन डिजाइनमा पुर्‍याउँछ, जुन आगो निभाउन मात्र होइन, ब्याट्रीको तापक्रम घटाउन पनि हो। अन्यथा, कोशिकाहरूको एक्जोथर्मिक रासायनिक प्रतिक्रियाहरू जारी रहनेछन् र पुन: प्रज्वलन ट्रिगर हुनेछ।

आगो निभाउने सामग्री छनोट गर्दा अतिरिक्त हेरचाह पनि आवश्यक छ। जलेको ब्याट्री आवरणमा सिधै पानी छर्किएमा ज्वलनशील ग्यासको मिश्रण निस्कन सक्छ। र यदि ब्याट्री आवरण वा फ्रेम इस्पातबाट बनेको छ भने, पानीले थर्मल दुरुपयोगलाई रोक्न सक्दैन। केही केसहरूले ब्याट्री टर्मिनलहरूसँग सम्पर्कमा रहेको पानी वा अन्य प्रकारका तरल पदार्थहरूले पनि आगो बढाउन सक्छ भनेर देखाउँछन्। उदाहरणका लागि, सेप्टेम्बर २०२१ मा Vistra Moss ल्यान्डिङ पावर स्टेशनको आगो दुर्घटनामा, रिपोर्टहरूले संकेत गरे कि स्टेशनको कुलिङ होज र पाइप जोडहरू असफल भयो, जसले ब्याट्री र्याकहरूमा पानी स्प्रे गर्न र अन्ततः ब्याट्रीहरूलाई सर्ट सर्किट र चाप निम्त्याउँछ।

1. दहनशील ग्याँसहरूको समयमै उत्सर्जन

माथिका सबै केस रिपोर्टहरूले विस्फोटको प्राथमिक कारणको रूपमा दहनशील ग्यासहरूको सांद्रतालाई औंल्याउँछ। तसर्थ, साइट डिजाइन र लेआउट, ग्यास निगरानी र भेन्टिलेसन प्रणाली यो जोखिम कम गर्न को लागी महत्वपूर्ण छ। NFPA 855 मापदण्डमा निरन्तर ग्यास पत्ता लगाउने प्रणाली आवश्यक रहेको उल्लेख छ। जब दहनशील ग्यासको निश्चित स्तर (जस्तै LFL को 25%) पत्ता लगाइन्छ, प्रणालीले निकास भेन्टिलेसन सुरु गर्नेछ। थप रूपमा, UL 9540A परीक्षण मानकले निकास सङ्कलन गर्न र ग्यास LFL को तल्लो सीमा पत्ता लगाउने आवश्यकतालाई पनि उल्लेख गर्दछ।

भेन्टिङ्गको अतिरिक्त, विस्फोट राहत प्यानलको प्रयोग पनि सिफारिस गरिन्छ। NFPA 855 मा उल्लेख गरिएको छ कि ESS हरू NFPA 68 (Deflagration venting द्वारा विस्फोट संरक्षणमा मानक) र NFPA 69 (विस्फोट सुरक्षा प्रणालीहरूमा मानकहरू) अनुसार स्थापना र मर्मत गर्नुपर्नेछ। यद्यपि, जब प्रणालीले आगो र विस्फोट परीक्षण (UL 9540A वा समकक्ष) को पालना गर्दछ, यसलाई यो आवश्यकताबाट छुट दिन सकिन्छ। यद्यपि, परीक्षणका सर्तहरू वास्तविक अवस्थाको पूर्ण रूपमा प्रतिनिधित्व गर्दैनन्, भेन्टिलेसन र विस्फोट सुरक्षाको बृद्धि गर्न सिफारिस गरिन्छ।

2. सहायक प्रणालीहरूको विफलता रोकथाम

अपर्याप्त सफ्टवेयर/फर्मवेयर प्रोग्रामिङ र कमिसन/प्रि-स्टार्ट प्रक्रियाहरूले पनि भिक्टोरियन पावर स्टेशन र भिस्ट्रा मोस ल्यान्डिङ पावर स्टेशन आगलागी घटनाहरूमा योगदान पुर्‍यायो। भिक्टोरियन पावर स्टेशनको आगोमा, मोड्युलहरू मध्ये एकद्वारा सुरु गरिएको थर्मल दुरुपयोग पहिचान वा अवरुद्ध भएको थिएन, र आगो पछी पनि अवरोध गरिएको थिएन। यो अवस्था आउनुको कारण यो हो कि त्यसबेला कमिसनिङ आवश्यक थिएन, र टेलिमेट्री प्रणाली, त्रुटि निगरानी र विद्युतीय असफल-सुरक्षित उपकरण सहित प्रणाली म्यानुअल रूपमा बन्द गरिएको थियो। साथै, सुपरभाइजरी कन्ट्रोल एण्ड डाटा एक्विजिसन (SCADA) प्रणाली पनि उपकरण जडान स्थापना गर्न २४ घण्टा लाग्ने भएकाले अहिलेसम्म सञ्चालनमा आउन सकेको छैन ।

तसर्थ, यो सिफारिस गरिन्छ कि कुनै पनि निष्क्रिय मोड्युलहरूमा लक-आउट स्विच मार्फत म्यानुअल रूपमा बन्द गर्नुको सट्टा सक्रिय टेलिमेट्री, त्रुटि अनुगमन र विद्युतीय सुरक्षा उपकरणहरू जस्ता यन्त्रहरू हुनुपर्छ। सबै विद्युतीय सुरक्षा सुरक्षा उपकरणहरू सक्रिय मोडमा राख्नुपर्छ। थप रूपमा, विभिन्न आपतकालीन घटनाहरू पहिचान गर्न र प्रतिक्रिया दिन थप अलार्म प्रणालीहरू थपिनुपर्छ।

एक सफ्टवेयर प्रोग्रामिङ त्रुटि पनि Vistra Moss ल्यान्डिङ पावर स्टेशन चरण 1 र 2 मा फेला पर्यो, स्टार्ट-अप थ्रेसहोल्ड नाघेको रूपमा, ब्याट्री ताप सिंक सक्रिय गरिएको थियो। एकै समयमा, ब्याट्रीको माथिल्लो तहको चुहावटको साथ पानीको पाइप जडान विफलताले ब्याट्री मोड्युलमा पानी उपलब्ध गराउँछ र त्यसपछि सर्ट सर्किट निम्त्याउँछ। यी दुई उदाहरणहरूले सफ्टवेयर/फर्मवेयर प्रोग्रामिङको लागि स्टार्ट-अप प्रक्रिया अघि जाँच गर्न र डिबग गर्न कत्तिको महत्त्वपूर्ण छ भनेर देखाउँदछ।

सारांश

ऊर्जा भण्डारण स्टेशनमा धेरै आगलागी दुर्घटनाहरूको विश्लेषणको माध्यमबाट, ब्याट्री दुर्घटनाहरू रोक्न सक्ने सफ्टवेयर प्रोग्रामिङ जाँचहरू सहित भेन्टिलेसन र विस्फोट नियन्त्रण, उचित स्थापना र कमिसन प्रक्रियाहरूलाई उच्च प्राथमिकता दिइनुपर्छ। थप रूपमा, विषाक्त ग्याँस र पदार्थहरूको उत्पादनसँग सम्झौता गर्न एक व्यापक आपतकालीन प्रतिक्रिया योजना विकास गर्नुपर्छ।