Lưu trữ năng lượng bằng pin là một trong những phân khúc phát triển nhanh nhất trong lĩnh vực năng lượng mặt trời thương mại - và là một trong những phân khúc được quản lý chặt chẽ nhất về an toàn cháy nổ. Một số vụ cháy BESS nổi bật trong năm 2018–2022 đã thúc đẩy các cơ quan quản lý và công ty bảo hiểm thắt chặt đáng kể các yêu cầu. Hiểu rõ hiện tượng thoát nhiệt và các lớp bảo vệ cần thiết để ngăn chặn hiện tượng này là điều cần thiết đối với bất kỳ nhà phát triển, EPC hoặc chủ sở hữu tài sản nào làm việc với BESS.

Chạy trốn nhiệt là gì?

Sự thoát nhiệt là một quá trình làm nóng tự tăng tốc trong pin lithium-ion. Khi một tế bào vượt quá nhiệt độ vận hành an toàn - thường được kích hoạt do sạc quá mức, đoản mạch bên trong, nhiệt bên ngoài hoặc hư hỏng cơ học - các phản ứng hóa học tỏa nhiệt bên trong tế bào sẽ tạo ra nhiệt nhanh hơn khả năng tiêu tán nhiệt của tế bào. Nhiệt độ tăng nhanh, thúc đẩy các phản ứng tiếp theo theo vòng phản hồi tích cực.

Ở nhiệt độ tế bào trên khoảng 80–100°C (thay đổi tùy theo thành phần hóa học), quá trình phân hủy lớp chất điện phân rắn xen kẽ (SEI) bắt đầu. Trên 130–150°C, sự tan chảy của dải phân cách sẽ gây ra đoản mạch bên trong. Trên 180–270°C (tùy thuộc vào thành phần hóa học của cực âm), oxy được giải phóng khỏi cực âm và đốt cháy hơi điện phân. Kết quả là một đám cháy bùng phát dữ dội, nhanh chóng và cực kỳ khó dập tắt bằng phương pháp chữa cháy bằng nước thông thường.

Sự lan truyền nhiệt từ tế bào này sang tế bào khác - trong đó nhiệt từ một tế bào bị hỏng sẽ kích hoạt các tế bào lân cận - là chế độ lỗi nguy hiểm nhất trong BESS được đóng gói chặt chẽ. Lỗi một ô có thể dẫn đến toàn bộ mô-đun, giá đỡ hoặc thùng chứa trong vài phút.

LFP vs NMC: vấn đề hóa học đảm bảo an toàn

Hóa chất lithium sắt photphat (LFP) an toàn hơn đáng kể so với NMC (niken mangan coban) để lưu trữ cố định:

Tất cả các sản phẩm BESS thương mại của Sungrow đều sử dụng hóa học LFP - nhất quán với sự đồng thuận trong ngành rằng LFP là chất hóa học thích hợp cho việc lưu trữ cố định, thương mại và quy mô tiện ích, nơi mà sự an toàn và vòng đời được ưu tiên hơn mật độ năng lượng.

Phòng thủ chuyên sâu: bốn lớp an toàn cháy nổ BESS

Lớp 1: Bảo vệ cấp độ tế bào (hệ thống quản lý pin)

BMS giám sát điện áp, nhiệt độ và trạng thái sạc của từng tế bào theo thời gian thực. Nó thực thi các giới hạn hoạt động - điện áp sạc tối đa/tối thiểu, mức cắt xả, giới hạn nhiệt độ - và ngắt kết nối pin khi vượt quá bất kỳ giới hạn nào. BMS được triển khai tốt là biện pháp an toàn duy nhất hiệu quả nhất trong BESS.

Lớp 2: Phát hiện khí và cảnh báo sớm

Sự thoát nhiệt sẽ giải phóng hydro florua (HF), carbon monoxide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trước khi đám cháy phát triển. Máy dò khí cảnh báo sớm bên trong vỏ pin có thể phát hiện các loại khí tiền thân này vài phút trước khi đánh lửa, kích hoạt tự động tắt và báo động. IEC 62933-5-2 và NFPA 855 yêu cầu phát hiện khí trong vỏ BESS thương mại. Phát hiện khí sớm được cho là sự bổ sung an toàn quan trọng nhất sau BMS - nó cung cấp thời gian để tự động tắt trước khi sự thoát nhiệt lan rộng.

Lớp 3: Chữa cháy

Không thể dập tắt đám cháy lithium bằng phương pháp dập tắt CO₂ hoặc bột khô thông thường — cần có nước để làm mát các tế bào dưới ngưỡng để tiếp tục phản ứng tỏa nhiệt. Công dụng chữa cháy BESS hiện đại:

Lớp 4: Khoảng cách vị trí và khoảng cách

Các tiêu chuẩn NFPA 855 và IEC quy định khoảng cách tách biệt tối thiểu giữa các đơn vị BESS và giữa BESS và các tòa nhà có người ở. BESS ngoài trời được đóng container (cấu hình thương mại phổ biến nhất) thường yêu cầu:

Những điều cần hỏi nhà cung cấp BESS của bạn