Bagaimana Keselamatan Bateri Penyimpan Tenaga Dijamin?

Penyimpanan tenaga Bateri dan Risiko Larian Terma

Memahami Penyebaran Terma dalam Sistem Bateri Ion-Litium

Larian terma masih merupakan isu keselamatan yang paling serius bagi bateri ion-litium bateri Simpan Tenaga , yang berlaku apabila penjanaan haba melebihi kadar pelengahan haba semasa operasi. Kesan domino ini bermula pada 160-210°C untuk variasi NMC (nikel mangan kobalt) tetapi meningkat kepada 270°C untuk LFP (litium ferus fosfat) yang lebih selamat disebabkan oleh struktur kimia yang lebih stabil dalam hablur (Kajian Makmal Pihak Ketiga, 2025). Terdapat tiga pencetus yang berkemungkinan mengawal analisis kegagalan:

• Kerosakan mekanikal akibat hentaman atau mampatan
• Kegunaan elektrik secara berlebihan akibat pengecasan berlebihan atau litar pintas
• Tekanan terma yang melebihi ambang operasi

2024 Laporan Sains kajian mendapati pemanasan sisi mempercepat penyebaran 34% lebih cepat berbanding pemanasan menegak dalam sistem berbilang sel, dengan suhu puncak melebihi 800°C semasa kegagalan berantai. Reka bentuk modular dengan pemisah yang tahan api kini memperlahankan ambang suhu kritikal selama 12-18 minit, memberikan masa tindak balas penting untuk sistem keselamatan.

Strategi Mengandung Kebakaran untuk Pemasangan BESS

Sistem penyimpanan tenaga bateri moden (BESS) menggunakan protokol pengandungan berlapis yang menggabungkan langkah pasif dan aktif:

1. Penghalang api pasif menggunakan gentian seramik atau salutan intumesen tahan 1,200°C selama 90+ minit
2. Sistem penyelewengan gas mengalihkan hasil sampingan larian terma dari modul yang tidak terjejas
3. Kotak berkemban menghadkan ketersediaan oksigen untuk memadamkan pembakaran

Analisis pembandingan 2025 mendapati pemasangan dengan pengesanan asap bersepadu dan penyejukan cecair berjaya mengurangkan kejadian haba skala penuh sebanyak 78% berbanding rakan sejawat penyejukan udara. Jarak NFPA 855 yang mematuhi piawaian (3 kaki antara modul) seterusnya meminimumkan risiko pencucuhan silang dengan memperlahankan kadar pemindahan haba di bawah 0.8°C/saat.

Kajian Kes: Analisis Insiden Kebakaran Bateri 2023

Kebakaran BESS berskala utiliti pada 2023 menonjolkan jurang reka bentuk kritikal apabila penurunan sendiri yang tidak normal dalam tiga modul NMC mencetuskan peningkatan haba yang tidak dikesan. Temuan utama daripada analisis forensik:

• Sensor suhu mengalami kelengahan 22 saat dalam melaporkan ambang kritikal
• Dinding api tidak mempunyai rintangan kakisan yang mencukupi dalam persekitaran berkelembapan tinggi
• Pegawai kecemasan memerlukan latihan khusus untuk mengendalikan kebakaran berbahan lithium

Simulasi pasca-insiden menunjukkan bahawa protokol penutupan kecemasan yang dikemaskini boleh mengurangkan kerosakan kepada 11% daripada kemudahan berbanding dengan kehilangan sebenar iaitu 63%. Kejadian ini mempercepatkan mandat peraturan untuk pemantauan suhu dua laluan dan pemeriksaan imej termal setiap suku tahun di 14 negeri di Amerika Syarikat.

Penyimpanan tenaga Bateri Protokol Ujian Keselamatan

UL 9540A Metodologi Ujian Kebakaran Skala Besar

Amalan keselamatan kontemporari yang digunakan kepada bateri Simpan Tenaga berdasarkan ujian kebakaran piawai seperti UL 9540A, adalah berdasarkan penilaian risiko kebakaran yang melibatkan model asas bagi penyebaran tindak balas baterai secara termal (thermal runaway) dan kejadian senario terburuk seperti kegagalan berturutan modul baterai. Versi UL 9540A yang dikemaskini terkini (2025) membolehkan penilaian teknologi baharu seperti baterai ion natrium dan memastikan kajian risiko kebakaran dilakukan dengan lebih ketat. Sebagai contoh, keputusan ujian menunjukkan sama ada pemasangan memerlukan pembungkusan bertahan api atau pengudaraan untuk mengawal pelepasan gas. Dan kimia powerpack kini merupakan kategori yang lebih umum, mencerminkan kemajuan lebih luas dalam industri penyimpanan tenaga.

Kehendak Penilaian Ketahanan CSA C800-2025

CSA C800-2025, yang mempunyai kod yang dibangunkan di Argonne, merupakan piawaian sekutu untuk bateri kenderaan dan memberi fokus kepada keperluan ketahanan yang dipertingkatkan bagi sistem bateri dengan penekanan yang lebih besar pada ketahanan mekanikal dan persekitaran. Ujian merangkumi 2,000+ jam kitaran haba 'simulasi', tekanan getaran yang setara dengan keadaan zon gempa bumi tahap 4, serta pendedahan kelembapan terkini pada 95% RH. Ini mengesahkan bahawa tiada kebocoran elektrolit akan berlaku dalam kes bateri walaupun dalam cuaca ekstrem, iaitu terutamanya penting di kawasan pinggir pantai atau kawasan berisiko gempa bumi.

Proses Pensijilan Pihak Ketiga untuk Kebolehpercayaan ESS

Pihak pensijilan bebas mengesahkan sistem penyimpanan tenaga melalui audit berfasa-fasa yang selari dengan piawaian NFPA 855 dan IEC 62933. Proses ini merangkumi:

• Analisis bahan pada peringkat komponen (contoh, integriti pengasing yang tahan api)
• Ujian tekanan operasi sepenuh sistem pada toleransi voltan ±15%
• Penilaian keselamatan siber untuk sistem pengurusan bateri berhubung awan

Pensyarah melakukan pemeriksaan kemudahan secara mengejut untuk memastikan kepatuhan berterusan, dengan 93% audit gagal disebabkan oleh kalibrasi sensor haba yang tidak betul (Laporan Keselamatan ESS 2024).

Penyimpanan tenaga Bateri Ciri Reka Bentuk Keselamatan

Sistem keselamatan dibina dalam bentuk insurans keselamatan untuk tahap keselamatan tinggi pada bateri penyimpan tenaga daripada larian terma melalui langkah kejuruteraan berperingkat. Inovasi utama berasal daripada tiga bidang iaitu sistem pengurusan bateri (BMS) terkini untuk pemantauan talian, komposisi elektrolit penahan api, dan arkitektur modular untuk penempatan kegagalan. Secara keseluruhan, prinsip reka bentuk ini meningkatkan ketahanan sistem dalam mengatasi ralat tempatan serta mengurangkan kebarangkalian kegagalan besar.

Arkitektur Sistem Pengurusan Bateri (BMS) Terkini

Sistem BMS kontemporari menggunakan algoritma prediktif untuk menjejaki voltan pada tahap sel, suhu dalaman, dan SoC. Flick, sebagai sebahagian daripada operasi mereka adalah pengenalan awal anjakan, seperti contohnya: Penyahan berlebihan atau tekanan terma, lalu mencetuskan penutupan proaktif modul yang terjejas sebelum kehausan berlaku, jika sesuai. Campur tangan secara masa nyata ini membolehkan mengelakkan masalah tempatan tertentu daripada menyebabkan peristiwa termal pada keseluruhan sistem, terutamanya penting untuk pemasangan besar.

Kemajuan Sains Bahan dalam Elektrolit Pemadam Api

Kemajuan luar biasa dalam kimia elektrolit telah dicapai dengan memberi fokus kepada elektrolit yang pada asasnya tahan api, yang tidak sahaja menghalang pencucuhan tetapi juga memperlahankan penyebaran api. Kemas kini mengenai kajian keselamatan bateri untuk bateri 2024 mendedahkan rekabentuk pepejal (solid-state) yang menggunakan pendekatan pengurangan elektrofil bagi mengimobilkan elektrolit dan mengurangkan pembentukan dendrit litium. Strategi ini menghasilkan kecekapan coulomb sebanyak 99.9% dan jangka hayat kitaran selama 10,000 jam dengan risiko pencucuhan yang berkurang.

Rekabentuk Modular untuk Pemencilan dan Pengawalan Kecacatan

Konfigurasi bateri modular membahagikan sel-sel ke dalam unit-unit bertaraf tahan api yang dipisahkan oleh halangan terma. Sekiranya berlaku kenaikan suhu luar kawal (thermal runaway), rekabentuk ini mengekang kerosakan hanya pada modul asal, menghalang penyebaran ke unit lain. Dengan memencilkan kecacatan, sistem dapat mengekalkan sebahagian fungsi semasa kerja-kerja pembaikan dijalankan—mengurangkan masa pemberhentian operasi serta membolehkan penggantian komponen secara sasaran tanpa perlu mematikan keseluruhan sistem.

Bateri Penyimpan Tenaga Mematuhi NFPA 855

Jarak Kelongsong dan Spesifikasi Sangkar

Oleh yang demikian, NFPA 855 menghendaki sekurang-kurangnya jarak tiga kaki antara unit ESS dan dinding terdekat untuk membantu mencegah penyebaran larian termal. Jarak ini boleh dikurangkan dengan menggunakan ujian skala penuh bagi halangan tahan api dan pilihan penyesuaian yang disahkan. Dengan sangkar keluli diperkukuhkan yang mempunyai penarafan UL 94 V-0, para pemimpin industri telah beralih daripada plastik FR mudah terbakar untuk membantu mengurangkan risiko pemindahan haba sebanyak 40–60% berbanding rekabentuk tanpa penarafan.

Keperluan Sistem Pengesanan Asap dan Pengudaraan

Sistem pengesanan asap tingkat lanjut mesti mencetuskan amaran dalam masa 30 saat selepas pengesanan zarah, mengikut garis panduan NFPA 72. Reka bentuk pengudaraan memberi fokus kepada pengenceran gas mudah terbakar seperti hidrogen fluorida, yang memerlukan 12–15 pertukaran udara setiap jam di ruang tertutup. Satu kajian industri pada tahun 2023 menunjukkan bahawa pengudaraan yang betul dapat mengurangkan risiko penimbunan gas sebanyak 60% dalam senario larian termal.

Penerimaan Standard Perlindungan Kebakaran Mengikut Tahap Negeri

Pada masa ini, 23 negeri mengkehendaki pemasangan bateri skala utiliti mematuhi NFPA 855, dengan kedua-dua Michigan dan California turut mewajibkan analisis risiko spesifik lokasi yang dilakukan secara bebas bagi kebakaran berlaku selepas 2023. Paling Terkesan: Laporan National Safety Blueprint 2024 melaporkan bahawa 89% projek baru kini melebihi piawaian minimum NFPA melalui dinding api 'belt-and-suspenders', dan sistem penindasan automatik. California, bersama lebih dua belas negeri telah menyiapkan draf 2025, dengan kelulusan ESS di kawasan bandar yang lebih ketat.

Perancangan Gerak Tindak Kecemasan untuk Bateri Penyimpan Tenaga

Protokol Koordinasi Jabatan Bomba untuk Kebakaran BESS

Peraturan pemadaman kebakaran untuk sistem penyimpanan tenaga bateri (BESS) adalah perlu untuk membolehkan tindak balas kecemasan yang berjaya. Agensi-agensi hendaklah membangunkan pelan pra-insiden dengan strategi pensuisan kemaraan haba, prosedur pengasingan elektrik, dan strategi aplikasi air yang spesifik bagi setiap kimia litium-ion. Latihan simulasi kerjasama antara Operator dan Sistem hendaklah diadakan supaya petugas pertama diajar di mana letaknya pintu bateri dan suis pemutus bateri. Perkongsian maklumat secara masa sebenar antara sistem pemantauan kemudahan dan pusat kawalan insiden perlu dimasukkan ke dalam rangka kerja komunikasi bagi membantu koordinasi aktiviti mengawal kejadian termal.

Strategi Pengurangan Kesannya Kepada Kesihatan Awam

Bahaya kesihatan awam dalam kejadian BESS dipersembahkan sebagai kandungan berlapis bagi pelepasan gas beracun dan zarah. Pengudaraan strategik dan pemantauan atmosfera menubuhkan zon penyingkiran untuk melindungi komuniti. Rancangan evakuasi perlu mengambil kira model pencaran awan (corak angin dan kimia bateri). Projek seperti kolaborasi keselamatan litium-ion di seluruh dunia sedang berusaha mencipta kaedah yang lebih baik untuk mengawal kandungan pakej bateri yang rosak. Garis panduan ini memberi keutamaan kepada kawalan jangka panjang terhadap kualiti udara melalui persampelan persekitaran selepas kejadian dan langkah pemantauan kesihatan.

Bahagian Soalan Lazim

Apakah larian terma dalam bateri penyimpan tenaga?

Larian terma merupakan isu keselamatan bagi bateri litium-ion, berlaku apabila penghasilan haba melebihi penyebaran haba, menyebabkan kesan domino dalam sistem bateri.

Bagaimanakah cara mencegah larian terma dalam sistem penyimpan tenaga?

Larian terma boleh dicegah melalui reka bentuk modular dengan pengasing pemadam api, halangan api pasif, kandang berasingan, dan pemantauan masa nyata melalui sistem pengurusan bateri berteknologi tinggi.

Apakah piawaian keselamatan yang berkaitan untuk bateri penyimpan tenaga?

NFPA 855, UL 9540A, dan CSA C800-2025 adalah piawaian keselamatan utama untuk kepatuhan, memberi fokus kepada ujian kebakaran, keperluan ketahanan, dan amalan pemasangan yang betul.

Apakah strategi utama pengekangan kebakaran untuk sistem penyimpan tenaga?

Sistem penyimpan tenaga menggunakan langkah pasif dan aktif seperti halangan api, sistem pelepasan gas, dan kandang tahan api untuk mengawal kebakaran dan menghadkan kerosakan.

Apakah peranan pengurusan bateri berteknologi tinggi dalam memastikan keselamatan?

Reka bentuk BMS berteknologi tinggi menggunakan algoritma prediktif untuk menjejaki parameter kritikal, mencetuskan penutupan proaktif bagi mencegah peristiwa termal pada seluruh sistem.