Как се осигурява безопасността на батериите за съхранение на енергия?

Схранване на енергия Батерии и риска от топлинен удар

Разбиране на топлинното разпространение в литиево-йонни батерийни системи

Топлинният удар остава най-сериозната опасност за литиево-йонните батерии за съхраняване на енергия , който възниква, когато генерирането на топлина надвишава скоростта на отдаване на топлина по време на работа. Този ефект на домино започва при 160-210°C за NMC (никел-манган-кобалт) вариации, но достига до 270°C за по-безопасния LFP (литиев железен фосфат) поради по-стабилната химична структура на кристала (Изследване на независима лаборатория, 2025). Три възможни причинителя управляват анализа на повредите:

• Механични повреди от удар или компресия
• Електрически претоварвания от прекомерно зареждане или късо съединение
• Термични напрежения, надвишаващи оперативните прагове

2024 г. Научни доклади проучването установи, че страничното загряване ускорява разпространението с 34% по-бързо в сравнение с вертикалното загряване в многоклетъчни системи, като температурите достигат над 800°C по време на каскадни повреди. Модулни дизайн с разделители с противопожарен ефект забавят критичните температурни прагове с 12–18 минути, осигурявайки жизнено важна реакционна способност за системите за безопасност.

Стратегии за овладяване на пожари при инсталациите на BESS

Съвременните системи за съхранение на енергия в батерии (BESS) използват многослойни протоколи за съдържане, комбиниращи пасивни и активни мерки:

1. Пасивни противопожарни прегради използващи керамични влакна или разширяеми покрития издържат на температура от 1200°C в продължение на 90+ минути
2. Системи за отвеждане на газове пренасочват продуктите на термичния удар далеч от незасегнатите модули
3. Компартментовани кутии ограничават наличността на кислород, за да потиснат горенето

Анализ от 2025 г. показа, че инсталациите с интегрирани детектори за дим и течното охлаждане са намалили пълномащабни топлинни събития с 78% в сравнение с въздушно охлажданите. Спазването на разстоянията по NFPA 855 (3 фута между модулите) допълнително намалява риска от кръстосано запалване, като забавя скоростта на топлопредаване под 0,8°C/сек.

Примерен анализ: Анализ на инцидент с пожар в батерия от 2023 г.

Пожар в голяма BESS през 2023 г. показа сериозни пропуски в дизайна, когато аномалното саморазреждане в три NMC модула предизвика незабелязано натрупване на топлина. Основни изводи от експертния анализ:

• Температурните сензори имаха 22-секундно закъснение при съобщаването на критични прагове
• Огнеупорните стени нямаха достатъчна корозионна устойчивост в среди с висока влажност
• На екипите за спешно реагиране беше необходима специализирана подготовка за работа с пожари, свързани с литиеви батерии

Слединцидентни симулации показаха, че актуализираните протоколи за аварийно изключване биха могли да ограничат щетите до 11% от обекта, вместо действителните 63% загуби. Това събитие ускори регулаторни задължения за двупътево температурно наблюдение и тримесечни инспекции с термално изображение в 14 американски щата.

Схранване на енергия Батерии Протоколи за безопасностно тестване

UL 9540A Методологии за пожарни тестове в голям мащаб

Съвременни практики за безопасност, прилагани към батерии за съхраняване на енергия базирани на стандартни изпитвания за пожар като UL 9540A, се базират на оценки на пожарния риск, които включват основни модели за разпространението на верижната реакция при термичен пробив и възникването на най-лоши възможни сценарии като каскадното излизане от строй на устройствата на батерийния модул. Новата актуализация UL 9540A (2025) позволява оценка на по-нови технологии като натриево-йонни батерии и гарантира строг преглед на риска от пожар. Например, резултатите от тестовете показват дали инсталациите изискват противопожарни обвивки или вентилация за контрол върху газовите емисии. Химичният състав на акумулаторния блок вече е по-широк категория, което отразява по-общото развитие в индустрията за съхранение на енергия.

CSA C800-2025 Изисквания за оценка на издръжливостта

Стандартът CSA C800-2025, разработен в Argonne, е съпътстващ стандарт за автомобилни батерии и се фокусира върху подобрени изисквания за издръжливост на батериите с увеличено тегло върху механичната и екологична устойчивост. Тестването включва над 2000 часа 'симулирано' термично циклиране, вибрационно натоварване, което да отговаря на условията в сеизмичен зона 4, както и излагане на висока влажност при 95% относителна влажност. Те потвърждават, че при батериите няма да има изтичане на електролит при екстремни климатични условия, което е особено важно в крайбрежни райони или зони с риск от земетресения.

Процес на сертифициране от трета страна за надеждността на системите за съхранение на енергия

Независими сертифициращи органи проверяват системите за съхранение на енергия чрез многофазни одити, съответстващи на стандартите NFPA 855 и IEC 62933. Този процес включва:

• Анализ на материали на компонентно ниво (например цялост на разделителя с противопожарен ефект)
• Тестване на пълната система при оперативни натоварвания с допуск на напрежение ±15%
• Оценки за киберсигурност за облачно свързани системи за управление на батерии

Сертифициращите органи извършват необявени инспекции на обектите, за да се гарантира непрекъснато спазване на изискванията, като 93% от неуспешните одити се дължат на неправилна калибрация на термични сензори (Доклад за безопасност на ESS за 2024 г.).

Схранване на енергия Батерии Функции за безопасно проектиране

Системите за безопасност са вградени, за да осигурят гаранция за безопасност на висока степен на енергийни съхранителни батерии от термично саморазбягане чрез многостепенни инженерни мерки. Основните иновации идват от три области, а именно напреднала система за управление на батерии (BMS) за онлайн наблюдение, антипожарна електролитна композиция и модулна архитектура за локализация на повреди. Заедно тези принципи при проектирането увеличават устойчивостта, с която системите се справят с местни грешки и намаляват вероятността от катастрофални повреди.

Напреднали архитектури на системи за управление на батерии (BMS)

Съвременните системи за управление на батерии (BMS) използват предиктивни алгоритми, за да следят напрежението на ниво клетка, вътрешната температура и състоянието на заряда (SoC). Flick, като част от операциите си, разпознава навременно аномалии, като например: пренареждане или термичен стрес, и активира превантивно изключване на засегнатите модули, преди загубите да се увеличат, при необходимост. Това реагиране в реално време позволява да се избегне превръщането на локални проблеми в термични събития на цялата система, което е особено важно за големи инсталации.

Пробиви в материалознанието относно електролити с противопожарни свойства

Изключителни постижения в химията на електролитите са постигнати с фокус върху високоволтови електролити, които не само устоят на запалване, но и забавят разпространението на огъня. Обновяване на изследванията за безопасност на батериите за 2024 г. разкри твърдотелни конструкции, използващи подход при редукция на електрофили за имобилизиране на електролитите и подтискане на литиевите дендрити. Тази стратегия осигурява 99,9% кулонова ефективност и цикличен живот от 10 000 часа с намален риск от запалване.

Модулна конструкция за изолация и съдържане на повреди

Модулните батерийни конфигурации разпределят клетките в единици, устойчиви на пожар, разделени чрез термични бариери. Ако настъпи термично саморазрушение, тази конструкция ограничава щетите до модула-източник и предотвратява разпространението между отделните единици. Чрез изолиране на повредите системите запазват частична функционалност по време на ремонти – намалявайки прекъсванията и позволявайки замяна на целеви компоненти без необходимост от пълно изключване.

Съхраняващи енергия батерии, съответстващи на NFPA 855

Разстояния за осигуряване на безопасност и спецификации на корпусите

В съответствие с това, NFPA 855 изисква минимум три фута разстояние между ESS единиците и най-близката стена, за да се помогне за предотвратяване на разпространението на термичен бяг. Тези разстояния могат да бъдат намалени чрез използването на пълномащабно тестване на противопожарни бариери и потвърдени мерки за намаляване на риска. С усилени стоманени корпуси с UL 94 V-0 класификация, лидерите в индустрията преминават от запалими FR пластмаси, за да помогнат за намаляване на риска от пренос на топлина с 40–60% в сравнение с немаркирани конструкции.

Изисквания към системите за детекция на дим и вентилация

Напреднали системи за детекция на дим трябва да активират аларми в рамките на 30 секунди след детектиране на частици, съгласно насоките на NFPA 72. Дизайните на вентилационните системи са фокусирани върху разреждането на запалими газове като водороден флуорид, като се изискват 12–15 въздушни обмяни на час в затворени помещения. Проучване от 2023 г. показа, че правилната вентилация намалява риска от натрупване на газове с 60% при сценарии с термично бягане.

Прилагане на стандарти за противопожарна защита на регионален (щатски) уровень

В момента 23 щата изискват NFPA 855 за инсталации на батерии в енергийния сектор, като и Мичиган, и Калифорния също задължават независим анализ на опасности, специфични за мястото, за пожари, възникнали след 2023 г. Най-силно засегнати: Според доклада National Safety Blueprint за 2024 г., 89% от новите проекти вече надхвърлят минималните стандарти на NFPA чрез комбинация от огнеупорни стени и автоматични системи за потушаване. Калифорния и още дузина щата завършват проектите си за 2025 г. с по-строги разрешения за урбани ESS.

Планове за действие при аварийни ситуации с акумулатори за съхранение на енергия

Протоколи за координация на пожарната служба при пожари в BESS

Правилата за борба с пожари в системи за съхранение на енергия с батерии (BESS) са необходими, за да се осигури успешен аварийния отговор. Агенциите трябва да разработят планове преди инциденти с конкретни тактики за потушаване на топлинно изгаряне, процедури за електрическо изолиране и стратегии за прилагане на вода за различните химични съставки на литиево-йонните батерии. Провеждане на обучителни упражнения съвместно между операторите на системите и първите реагиращи, по време на които се обучава персонала къде се намират входовете на батериите и прекъсвачите им. Споделянето на информация в реално време между системите за наблюдение на обектите и центровете за управление на инциденти трябва да бъде включено в комуникационните рамки, за да се подпомогне координирането на мерките за ограничаване на топлинните събития.

Стратегии за намаляване на въздействието върху общественото здраве

Опасностите за общественото здраве при инциденти с BESS се представят като многопластова система за съдържане на токсични газове и частици. Стратегическата вентилация и атмосферното наблюдение установяват изключени зони, които защитават общностите. Плановете за евакуация трябва да отчитат модела на разпространение на облака (ветроизменливостта и химията на батерията). Проекти като световната инициатива за безопасност на литиево-йонните батерии работят по създаването на по-добри методи за съдържане на повредени батерийни блокове. Тези насоки подкрепят дългосрочния контрол върху качеството на въздуха чрез вземане на проби от околната среда след инцидента и мерки за наблюдение на здравното състояние.

Часто задавани въпроси

Какво е топлинен удар при батериите за съхранение на енергия?

Топлинният удар е проблем със сигурността при литиево-йонните батерии, който възниква, когато генерирането на топлина надвишава охлаждането, предизвиквайки верижна реакция в батерийната система.

Как може да се предотврати топлинен удар в системите за съхранение на енергия?

Термичният разгон може да се предотврати чрез модулни конструкции с огнеупорни разделители, пасивни противопожарни бариери, секционирани корпуси и наблюдение в реално време чрез напреднала система за управление на батерии.

Кои безопасносни стандарти са от значение за батериите за съхранение на енергия?

NFPA 855, UL 9540A и CSA C800-2025 са основни безопасносни стандарти за съответствие, като се фокусират върху пожарни изпитвания, изисквания за издръжливост и правилни практики при инсталирането.

Какви са основните стратегии за ограничаване на пожара при системите за съхранение на енергия?

Системите за съхранение на енергия използват пасивни и активни мерки като противопожарни бариери, системи за отвод на газове и корпуси с огнестойкост, за да се ограничи пожара и да се намали щетата.

Каква роля играе напредналото управление на батерии при осигуряването на безопасността?

Напредналите архитектури на BMS използват предиктивни алгоритми, за да проследяват ключови параметри и активират превантивно изключване, за да се предотвратят термични събития в цялата система.