产业报告:英国住宅储能系统安全风险分析(二)

发布日期:2022-05-05 12:52 作者:admin  来源:山西燃气集团 点击:

  英国当前安插的锂离子电池储能体系装机数量如故有限,还没有对于这些电池储能编制发作失火的周密统计数据。不外,纵然电池储能编制(BESS;)的失火变乱鲜为人知,但人们对”其康乐性”提,出了疑心。这种?费心是基”于电:池组中。蕴藏;的大宗能量。

  大多半的锂离子电池火警的统计数据都与较小的便携式糟塌电子产品有合。大型固定式储能体例和较小的便携式电子产品之间的相干风险在很多方面都差异,于是也许难以将两种电池产品之间的统计数据相合起来。以下是浪掷电子产品中操纵的小型电池与室庐储能系统中应用的大!型电池的一些特质对比。

  •便携式电子产品不妨会遭遇凝滞损坏以及、环境哀“求的;强壮变动,这可能会增长电池。里面挫折的危急。

  •“电池?能够退换,这促进。了运用冒充电池的风险。其余,恐怕会;行使各种充电器而不是产品指定的充?电器,这样发生火灾的危急也会增进。

  •与更大的电池比拟,便携式电子产品的电池能量和化学名、望更少,从而在发作火灾时出现更少的热量平和体。

  •与较小的电池比拟,住屋储能编制的电池具有较大的能量和容“量,会在爆发火灾时孕育、更多的热量和蔼体。

  •对付固定式电池组,更大的尺寸!可能更好地部署电池组,从而经由更大的安装间距和电池之间的绝缘,以防御电池之间的火势舒展。

  表3露。出了伦敦消防队(L!FB在)的数据库中!在畴前十年觉察的由于电池导致的火灾变乱数量。

  一!些较小的失火事变不太恐怕被记载下来,于是与电池干系的火。灾数量可能被低估。预计这一数据沉要与便携式糜费产品中的电池有合(来因这些主要是锂离子电池)。2011年之前和之后事变数量?的分裂被认为是陈述转化的事实。在2011年之后,失火事情数量连续处于相当!平定”的程度,而同期“出卖的锂离子产品、数量光鲜增加。

  电子烟是有目共睹的浪掷品,频年情由于锂离子电池而引发了多生气灾,为此仍然做出了更多的工作来明确和减微风险。统计数据诠释,在美国出售的电子烟与事项数量之间糊口很强的相闭性。

  在呈报中统计的电子烟导致的火警事项中,10起导致;庞大火警,91起导致轻飘失火。鸿沟较小的火灾不太也许被陈说。原故火灾事故寻常发生在相关创设在口袋中或正在操纵时,于是用户能够在失火依旧很小的情况下挑选作为。

  航空运输流程中的锂离子电池失火是供应申诉的一个重心范围。美国联邦航空统制局(FAA)列出了1991年3月至2019年2月与航空运输电池相、关的事变,这些事件导致发生火警、烟雾、爆炸等。联闭”国欠安货物?运“输大家小组委员会和国“际民航构:造“危险货、品小组也有犹如的清单。在美国联邦航空牵制局(FAA)的清单中,愚笨乱花和外部短路是航“空货运中锂离子电池生气的常见的两个来历。对待限制运?输的”电池,通常以为电池内里滞碍是引生气灾的缘故,但包装欠妥的备用电池在运输过程中短途是激励失火的另一个来由。据合计,每年运。输的电池和电池数量约为。数十亿块。

  由于英国安排的太阳能发电手腕躁急增进,媒体报道了英国一些太阳能发电法子爆发火警的境遇。英国在2015年启动了一个项目,在该项目中,英国“筑修商酌“院!的国家太阳能主题(“BRE/NSC”)全球消防、安乐小组网罗了有关太阳能发电法子发生失火的有关音讯,以将音讯需要给、行业法度以及消防和援救任事。依照这”项想考,停息2016年。底,英国约有:90万个太阳能发电法!子。放弃2017年1月,在审查。中觉:察了大抵50起与太阳能发电手腕关!系的火灾,个中17起导致严浸火警。若是火灾难以毁灭并舒展到!火源地区以外,则将其”列为严沉火警。个中梗概一半在居处建修中,而其全班人筑筑在非住宅建筑中,另有一;些产;生在太;阳能、发电;场。梗概50%的失火的根本理由”是已知的。最常见的根蒂、根”源是部署不良,一般与室外部署和进水有合。叙述中没有阐扬是否在这些安设中是否运用了锂离子?电池。

  澳大利亚?的太阳能发电举措也敏捷增长,并在2009年,至2015年;间资格了400赌气灾。火警的数量与布置的系统数量相合。大大都失火的来历大凡被认为是计划失当,如今爆发的火警紧急是铅酸电池,但瞻望锂离子,电池将会增加。在400多“赌气灾中,唯有2到3起被觉得是由电池引起的,尽管现在尚不清楚此中有多大比例涉及电池储能体例。

  在美国消防研讨基金会公布的锂离子电池储能体例火灾险恶评估陈述中,讲述了十足事项:涉及亚利桑那州太阳能发电措施中的锂离子电池。而美国目前没有其我悍然陈述的火警事变。

  在德国陈说的盛开文献中出现了两起住宅电池储能编制失火变乱。陈述的事故涉及两个与太阳,能发电法子配套安放的住所电池储能编制发火。在这两起事变中无人受伤,但虚耗不合为12000欧元和25000欧元。此中一个?利用袋式、电池的电池,妨碍情由被列为技巧坏处(发生爆炸),但另”一个电池失火并“没”有列!出毛病!来源。

  从、所审查的失!火:统计!数据中、可以看出,涉及锂离子电池的分裂产品发生火灾的基:础出处差别”很大。对付仍旧”确定、根基泉源的事“变,它通常与锂离子电池展现在赶过轨范的央求下的某种样板的乱用有合。电池里面毛病也被感应是航空运输电池,产生的良多事故的根蒂源由。锂离子电池的表率章程了在预期利用和合理误用下的安乐担任的请求和实验。板滞和电气乱用也许在考试实习室中;实行、模拟,并成,为轨。范的一“限度。不外,模仿电池内部打:击尤其清贫。相反,这些必需进程电池树立经过的质料束;缚条件来限制。由于很难实行全数局部,所以大概若是能够会发生电池内里故障,而且该”当在编制“级别上管理和最小化挫折的成效。

  住屋电池储能体系的风险可以概括为以下几。类:失火和?爆炸危害、化学危机、电气危害、存在的能!量,以及物、理危机。

  在室!庐电池:储能体!例中,锂离?子电池、本身,是重要的”闭;键部”件,也是造成这些风险的泉源。锂离子电池必需坚决在树立商关于电流、温度和电压的控制窗口表率限定内。在这个担任窗口以外会发”作不消要的反响,这些响应或者会直接或在继续独揽后导致不康乐的境?遇,例如释放气体、发作。失火等。而在高温处境!下,电极和电解质的清晰会导致升级的作为称为热失控。

  热失控。是由;导致温度提升”的阻滞;事:情激发的,不管是在单块电池?照样电!池组。在热失控中,电池的阳”极、电解质和阴极资料起点:明白,电池内的放热反响释放格外的热量。一旦热;失控起始,电池温度?和压力就!会赶,紧升高。温度和压力的“指数增进也许导致易燃电解质的排放,并恐”怕导致“动怒或。电池分割,在此时期!电解!质也许:会喷出。依据电池“的部署,热失;控事变能”够会级“联到电池组中,的!相邻电池,导致电池储能体、例动怒或爆炸。

  整个锂电池产品都容:易产生灾荒、性妨碍,供应采用踊跃的安逸预,防程序。除了释!放能,量(发热、负气、爆炸)以?外,锂离子电池在决裂时还会释放有害物质。锂离子电池排斥的气体和电解质溶剂是易燃的,有些是。有毒的,有些、会登时发作化学反、响。譬喻电解液中的六氟磷酸锂”(。Li!PF6)与水,反响变成氢氟酸(HF),氢氟酸是一种侵蚀性极强的酸,会导致人体构造欺侮和呼吸贫乏,别的,还会形“成碳氢化关“物、一氧化碳和二氧化:碳。电池爆发滞碍;时的温度和荷电形式(SOC)是劝化气体、身分的一:些参数。

  纵使。人们额:外合,心失火和爆、炸等毛病的。破坏成绩,但锂离。子电池挫折时期“再,有其他们几!种潜在效:益,如变形、破裂、走漏、加热、通风、吸烟、火警:(发怒)、爆炸等。这些本。相也不妨“构:成!阴毒,随着“时间的推:移,越发!是大型。电池储、能体!例”或”者会导致,更大的阴毒。《采纳!电动路路车辆二次锂离子电池第2限定:真实性和乱用实验》IEC 62660-2规范中列出了对电池乱用实行分歧到底的定义,如表4所示。其潜在的到底是?相互干系的,在毛病时间可以会感觉几种真相。

  在压迫性典型化安泰尝试中,实验样品;日常要暴露在各类平常和变态的滥用。央浼下,哀求,不着火、不爆炸才智原;委。随着大型锂离子电池的引入,人们对知路电池火灾的感受越来越感乐趣,并对电动汽,车、固定。式储能体例等运用的;火灾举办了大。量研商。

  锂离子电池生气的。个性是奇异的,这取决于储能体系的模范;和性子。以下将讨论。电池赌气的庞杂性。

  已在种种央求下的多个实践室试验中测量了点燃总能量。欧洲先进可充电和锂电池协会(RECHARGE)从已颁发的火警测试中收集数据,并从差异角度论述数据。锂离子电池在统共焚烧进程中释放的总热量从30kJ/Wh到50kJ/Wh不等,该协会体现,这大约是塑料或纸张等有机原料的5至10倍。

  美国消防计议?基金会仍旧启动了几项,咨询,以大白锂离子电池在积贮经过中的火,警邪恶。计划电池或电池储能体系在其轨范的包装内(即纸板箱和塑料箱)的火警试验。我们发觉,在举行焚烧?的。失火实:验中,紧集包装的锂离,子电池(选用更少的塑料)在发生火警时阐明出极少逗留。而选择巨额松散包装塑料的包装(采取更多塑料)则表现出能量释放的速捷增加。

  燃油汽车与电动?汽车的火警试验比较讲解,产两种类型车辆的热释放率(HRR)相通,并且电池亲不构成热释放率(HRR)的紧要局限。不外,与燃油汽车;发怒比较,电动汽车发怒仿照提供更。多的水本领消灭。

  在欧洲进步可充电和锂电池协会(RECHARGE)所做的探究中,10Wh的电池/电池储能;编制的热释放率、(HRR)从10kW/kg到1,000k”W/k;g不等,这证明其?速率!转折很大。

  对;于较、大的电,池!组,电池组?的宗旨恐怕减轻和:贻误从?一个部件或电池向此外的部件或电池的火势舒展。倘使电池的谋划没有级联保护,就算火势已被灭绝,但藏匿的余热会舒、缓产生延迟的级联火警,个中转达的热量会重新激励失火。这在DNV-GL公司为纽约州能源思索与进展统制局(NYSERDA)和爱迪生羁縻电气公司宣布的一份“电池储能编制消防安乐的切,磋”想量中陈!诉侦察到这!一点。DNV-GL在践诺室考“试中复制了这种效应,我们在消亡电池组火灾时勘探电池组里面的温度比电池组外部赶过300℃。为了加?倍有效,灭火剂必要喷洒到电池。自身,假如电池外壳筹划是关关的,这可能会很艰苦。

  在Exponent公司对?笔记本电脑电池举行的尝试。中,也调查到了电池火灾之后重燃的!感,化,在发生失火的火!焰熄灭约20分钟后,由于电池发作热失控,被消逝的火势从头点火。

  Exponent公司为美国消防考虑基金会实行100kWh锂离子电池组电池柜的防火测验, 暴露了原委良好安置前进愉逸性的潜力。其究竟证明,当里面:激发热、失控时,不会产生蔓:延,失火仅限于发怒的,那块电池,要是欺骗?推举的!安装安全”断绝,火警,蔓延的危、险最小。

  欧洲先辈可充电。和、锂电池协会(RECHARGE)”在概括中”也记载了失火在较大电池组中的舒展动作。考虑感觉,对待较大的电!池,电池的最大热释放率(HRR)正在?消极,出处并?非一起电?池:都同:时发作;响应。

  热:释放率(HRR)还取决于电池的荷电样子(SOC),荷电形式(SOC)越高,热释放率(HRR)越高。差别的电池单元,和化学物质也暴”露出热释放率(HRR)的壮大差异。在DNV-GL公司的研讨中,觉察与其他们化学物;质比较,含有磷酸铁锂和钛酸盐的电池具有更低的热释放率(HRR)和更低的:可燃性(具有较低的功率密度),但在电池组生气的境遇下,它没有产生光鲜教化。

  还有许多参数会熏染电池朝气历程中生长的!热量。电池组外壳和内里组的策画对待落选火焰伸”展尤为紧要。

  热失控的特征包罗由于电池内中气体的天分和膨胀而导致温度和压力的快速抬高。压力或许会在:电池里,面积蓄,但也、会在电池架外壳内,积累。比方,棱柱形、和圆柱:形电池装。备快乐排“气口,大概控制”排气”泄压“的压力,提防过;早和无须要的;排气。在挥发性,气体焚烧的境遇下,这将导致体积彰彰膨鼓。要是这种境况发生在电池内”中,则或者由于谋划不良或导致电池外壳爆炸滞碍。另一种能?够的。环境是电池,排气,尔后在电池内堆集挥发性气体,这些气;体在”稍后!阶段被。点火。这会导致电池疾疾膨胀和爆炸的风险。因此,电池外壳供?给策动有、通风口或形似。安装,以允诺通风并消重。爆炸危害。

  DNV:-“GL公司检测了大量分歧”电池的焚烧举措,个中席”卷棱柱、形和袋形电:池,其容量控:制从1.2到200Ah。大家在实验流程中没、有侦察到任:何一,起电池直接发作爆”炸,但真正视察到了点燃或闪络的。这些事变的由于气体体积、释放连续时期、点火速率等而有少许明明分歧。另外,还伺探了。在尽头加热央浼下发,作灾荒性:爆裂的软包电池。其琢磨强调了电池大概以受控局势排放和释放压力的紧急性。

  在热释放率?(HRR)的。筹商中,一份名为“涉及电动汽车电“池危机的事情的应急反响最佳推行:紧密测、试结果陈述”对大型电动;汽车电?池组举办了缜密放热率(HRR)和灭火试验。核心是帮忙救急反响人员管理有合局限留心设备(PPE)的问题;消防灭火能力术;以及大建和失火后算帐的最佳推行。在举办的任何一个测验中,都没有从电池组中调查到爆炸;在另一项酌量:中,对用于储能系统的大型电池架实行的任何细致考试均未伺探到发现任何爆炸的情况。

  一清二楚,在任何滥用或其全班人潜在阻碍源的境遇下,较高的荷电形式(、SOC)会增长产生剧热事情的恐怕性。少少研究:还讲解,气体体积随。着荷电形”式(SOC)的促进而增长。假若电。池排气,而且在电“池组“内部积贮,则点火!会生长:速快;膨胀,从而导致”爆”炸。可是,在评估,的火警:试验中没:有”感觉”爆炸事变。

  锂离?子电池中的电解质由挥发性有机溶剂和锂盐组成,普通是六氟磷酸锂(、Li。PF6)。有机溶“剂在提、高的温度下蒸发,并举动易燃气体释放。电池排放气体的体积和成分取决于许多因素,譬喻电池职,位、荷电形式(SOC)和排放出处。其排放气体能够包含。挥发性有;机!化合物(如碳酸烷基酯、甲烷、乙烯和乙烷:)、氢气、一氧化碳、二氧化碳、烟灰以及:其”他们含有,镍、钴、锂、铝、铜的金属、微:粒。研商:的一个重:心、是排;放气体中的、氟化、氢和其他氟化物的含量,因由它“们具有毒性。氟化氢具有高反映性并具有腐蚀性,可导致人,体!严浸烧伤。看待”一齐电?池组,由于有塑料外壳等其所有人组件,在电池:火警的气”体中?出现氯化氢和氰化氢的有毒气体。表5列出了在电池排放气体中发觉的职位,包含有无负气以及电池组火警(征求外壳和其他们组件)。

  气体阐明仍旧在差别的编制/组件水准上进行,从电解”液的点火实验到带有电池组的一共点火考试。有人猜。疑其底细如何在电池程度上也许凭借电池组和实际处境进行揣测,在电池愤“怒的境况下,人们不妨开火到的有毒气体量还是生涯不决议性。

  2012年,琢磨机构进行了一项思索,对齐”全的汽车进行了火灾;实验。他出现,燃油汽车和电:动、汽车都在与冷”却液系统”有合的烟雾中:排放氟化氢。来自冷却剂,体?系的氟化氢在火警初期以高浓。度水准滋长,而来自电池组的氟。化氢”大概在后期和较低浓度水准(约100ppm)但在更长的期间段内勘探。闪现电池组中的氟化氢总量与冷却剂体例中的氟化;氢总、量类似。

  在!对100kWh储能体系举办的试验中,圆柱形电池被迫在内部发作热失控,在机柜的排气口处测得的氟化氢水准为26ppm。在该测、试中,火警并未在统统组件内伸展,而是仅限;于一个模块。在这项、思量中,发现的一氧化碳和甲烷的数量含量这样之高,甚至于测验人员计划了安设在室内时对;通风要;求的必要。在愚弄联合系统举行的外:部失火尝试中,在失火初期抵达了100ppm氟化氢的最大检测率,并且在大致3小时的全部火警历程中“横跨限度”,注解,氟化氢水平大”于,100ppm。

  美国国家职责安适与牢固!商酌所(NIOSH)原则了工作场总计毒物质的作战限值。氟化氢的直接危及生命或强壮浓度(IDLH)为30ppm(25mg/m3)。据称,吸入30至60分钟50ppm氟化氢可能会致命。

  对电。池组水准:的卓殊考试阐明,氟化氢的水平各不近似。而依照一项。酌量,与其我筹。商比拟,氟化;氢水平明”显更;低。团结项!讨论勘测!了高含”量的钴、锂和锰,这也或:许构成化!学危急。

  研,究还”勘测了各:式商用,锂离”子电池的!氟化氢;水平,这些电池具有分化的化学因素、电池宗旨(袋:式、圆柱形和棱柱形:)和尺寸。失火履行中测得的氟化氢水平在标称电池容量的20mg/Wh至200mg/Wh之间。当行使水行动灭火介质时,没有侦察到排放气体的因素有清楚转折。也许看出,在此时?间滋长的氟化氢浓度较高。

  这”项咨询酌量了在喷水时,生长的氟化氢是否更多地与水滴维系,而不是在FT”IR分析中举动气体可勘察。

  还对塑料和电池火警产生的有毒气体(HCl、HF、HCN、CO、SO2和H2S)举行了;比较。电池起火时期电池原”料的平均排放率低于塑料朝气时的均衡排放率。不过,电池的峰值排放率(锂离子电池热失控时间)高于塑料。

  合于电池愤怒期间滋长的氟化氢程度依然生计悬而未决的标题。还提出了以下题目:电池产生的烟雾!中是否存在与普通火警生长的烟,雾分化的其所有人有毒物质,以及灭火后这些物质中有几多留在水中。阐明疏解,在肃清锂离子电池火警后搜集的水样中含有氟化物和氯化物。

  与”锂离子电池“毛病独特相闭的要紧危急也许与里面化学物质以及导致热量释放、压力积累、有毒气!体的“热失控?危险有关。有良多参数会、习染电池。生气过程中生长的凶恶的严、重水平:

  •了如指”掌,在任何滥用或其谁潜在毛病!源的处境!下,较高的荷电形式(SOC)会增加发作剧烈热。事情的;大概性。极少“商酌还:讲明,气体体积随着荷电形式(SO!C)的增长而增进。

  •看待电池活“气时滋长的氟:化氢量仍有待“处分的标题。也有人猜忌电池产生的烟雾中:是否生计其谁有毒物质,以及:这些物”质是否与一般火警出现的烟雾“不合。

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