Le stockage d'énergie électrochimique est un produit émergent qui ne bénéficie d'aucune expérience approfondie. Lorsque le niveau de tension atteint 110 kV, la possibilité et le danger d'accidents augmentent également de manière significative.
Les risques liés à la sécurité du stockage de l’énergie demeurent toujours le principal facteur limitant le développement.
Il existe environ 7,000 70 centrales de stockage d'énergie dans le monde. Selon les rapports publics, plus de 2018 accidents de sécurité liés au stockage d'énergie se sont produits depuis 1.52, avec un taux de défaillance de sécurité d'environ XNUMX %. Des accidents peuvent survenir lors de l'installation, du débogage et de l'exploitation.
Le mégapack lithium-ion de Tesla provoque un incendie pendant trois jours lors d'un test sur le ESS australien de 300 MW
Incendie dans une centrale solaire à Hongseong impliquant des batteries de véhicules électriques de LG Energy Solution
Problèmes liés aux centrales de stockage d'énergie
L’expérience en matière de gestion du cycle de vie complet des centrales de stockage d’énergie lithium-ion à grande échelle est insuffisante.
- Choisir le bon équipement n'est pas chose facile
- Construire un bon stockage d’énergie n’est pas chose aisée
- Il n’est pas facile de faire bon usage d’une centrale électrique
Le système de stockage d’énergie présente un taux de défaillance élevé, une faible cohérence de fonctionnement et ne peut garantir la sécurité et l’économie.
Comportement d'emballement thermique d'une cellule de batterie lithium-ion
Mécanisme des problèmes de sécurité dans les batteries lithium-ion – Cellule de batterie :
La décomposition de la membrane SEI (Solid Electrolyte Interface), conduisant à une décomposition exothermique importante de l'électrolyte à la surface de l'électrode, est la cause fondamentale de l'augmentation de la température de la batterie et de l'emballement thermique qui en résulte.
Émissions de gaz lors de la combustion :
Principaux composants : monoxyde de carbone, dioxyde de carbone, hydrogène
Autres composants : méthane, éthane, propane, isobutane, butane, isopentane, hexane, éthylène, propylène, benzène, toluène, benzyle, etc.
Beaucoup d'entre eux sont des gaz combustibles. Lors de la lutte contre l'incendie, il faut veiller à les sceller et à contrôler les risques d'explosion qui peuvent survenir en cas d'ouverture soudaine. Certains sont toxiques, les pompiers doivent donc renforcer leur protection.
Principe d'affichage :
Figure 1:
(a) Schéma de la formation de la membrane SEI sur l’électrode négative en graphite ;
(b) Thermodynamique de la formation de la membrane SEI sur les électrodes positives et négatives, où μe-, Anode et μe-, Cathode représentent les potentiels électrochimiques des électrodes négatives et positives, respectivement. La fenêtre stable de l'électrolyte est la différence d'énergie entre LUMO et HOMO, notée Eg ;
(c) Description qualitative de la réaction en chaîne au cours du processus d’emballement thermique.
Analyse des accidents :
Projet de stockage d'énergie à grande échelle de Tesla à Victoria, en Australie
Cause de l'accident :
Cause immédiate : Une fuite du système de refroidissement liquide de l'unité de stockage de batterie MP-1 a provoqué un arc électrique dans le module de batterie, entraînant un emballement thermique de la batterie lithium-ion, suivi d'un déclenchement et d'une propagation de l'incendie.
Facteurs contributifs:
Le MP-1 n'a pas été mis en service pour des tests en ligne ce jour-là, ce qui a rendu impossible la surveillance des données à distance. De plus, le système de télémétrie, la surveillance des pannes et l'équipement de sécurité électrique étaient désactivés ou fonctionnaient avec des fonctionnalités limitées en raison de l'utilisation d'un interrupteur à clé.
Alimenté par la vitesse du vent, le feu s'est propagé du MP-1 au MP-2. Comme la couche supérieure était en matière plastique, le feu a pénétré le MP-2 par la soupape de décharge de la couche supérieure, déclenchant un emballement thermique et une propagation ultérieure au sein du MP-2.
Découvrez les dangers cachés et corrigez-les
Correction des dangers cachés : La cabine préfabriquée en batterie n'est pas équipée d'un système de ventilation antidéflagrant
Danger caché 1:
Les installations de protection incendie ne sont pas configurées et ne fonctionnent pas normalement comme requis.
Chaque armoire de batterie doit être équipée d'un système de protection incendie composé de deux ventilateurs antidéflagrants. Le volume d'échappement des deux ventilateurs pendant une minute ne doit pas être inférieur au volume du conteneur.
Les systèmes de ventilation antidéflagrants sont une condition nécessaire à la conception des armoires de stockage d'énergie. Ils sont utilisés pour évacuer les gaz combustibles tels que l'hydrogène et le monoxyde de carbone générés pendant les processus de stockage des batteries, empêchant l'accumulation de gaz pouvant entraîner des explosions ou des blessures au personnel. En règle générale, ces systèmes de ventilation se composent d'évents d'admission et d'évacuation et sont reliés à des systèmes de surveillance des incendies.
Danger caché 2:
Le conduit de câbles reliant le compartiment de l'équipement de la batterie au lithium au monde extérieur n'est pas correctement étanche au feu ou est insuffisamment scellé.
De plus, la distance de séparation coupe-feu à l’intérieur des bâtiments des stations de stockage d’énergie ne répond pas aux normes techniques en vigueur.
Plan de rectification :
- Les ouvertures dans les canalisations et les conduits de câbles doivent être hermétiquement fermées avec des matériaux d'étanchéité ignifuges conformes à la norme GB23864.
- Lorsque la distance de séparation coupe-feu est insuffisante, des cloisons coupe-feu doivent être installées. La longueur et la hauteur des cloisons coupe-feu doivent dépasser d'un mètre chacune le contour des compartiments préfabriqués.
Danger caché 3 :
Le compartiment de l'équipement de la batterie au lithium ne dispose pas de dispositifs de détection de température, de fumée et de gaz combustible, ou le dispositif de détection de gaz combustible ne parvient pas à déclencher les fusibles au niveau du compartiment et du groupe, ne parvient pas à activer le système de ventilation ou fonctionne mal.
Solution : Des détecteurs de gaz combustibles peuvent être utilisés pour détecter les concentrations d’hydrogène, de monoxyde de carbone et de COV dans la salle des batteries lithium-ion.
Basés sur une logique d'alarme à plusieurs niveaux, ils peuvent contrôler le système de ventilation, le système de stockage d'énergie et l'équipement de lutte contre l'incendie de manière liée pour empêcher l'accumulation de gaz inflammables et explosifs et prévenir les accidents d'incendie et d'explosion.
Selon le schéma du circuit du système d'incendie, des détecteurs de gaz combustibles peuvent être installés en parallèle avec les circuits de détection de température et de fumée et envoyer des signaux au système d'incendie pour réaliser cette fonction.
Danger caché 4:
Fuite d'électrolyte de batterie au lithium ou échauffement de ses fils de connexion. Les points de collecte de température de la batterie dans le dispositif de stockage d'énergie électrochimique de la sous-station ne sont pas répartis en fonction du niveau de cellule unique et le système de gestion de la batterie manque de fonctions de surveillance de la température de protection et du taux d'augmentation de la température.
Plan de rectification :
Les points de mesure de la température à l'intérieur des modules de batterie aux postes de construction et d'exploitation représentent moins de la moitié du nombre de cellules individuelles. La rectification nécessite que tous les modules de batterie et les systèmes de gestion de batterie soient renvoyés à l'usine pour être reproduits. Il est recommandé d'inclure cette exigence dans les critères d'acceptation des dispositifs de stockage d'énergie électrochimique nouvellement construits.
Pour la protection de la température et la surveillance du taux d'augmentation de la température, certains fabricants peuvent y parvenir grâce à des mises à niveau logicielles.
Danger caché 5:
Les équipements à batterie au lithium sont installés dans des zones densément peuplées, à l'intérieur de bâtiments où des personnes vivent ou travaillent, ou dans d'autres espaces confinés, placés sur les toits des bâtiments où les opérations de lutte contre les incendies et de sauvetage ne sont pas possibles ou situés à côté de zones de stockage de matières inflammables et explosives.
Plan de rectification :
Lorsque la distance de séparation coupe-feu est insuffisante, des cloisons coupe-feu doivent être installées. La longueur et la hauteur des cloisons coupe-feu doivent dépasser d'un mètre chacune le contour des compartiments préfabriqués.
S'il est impossible d'installer des pare-feu ou d'effectuer des sauvetages, il peut être envisagé de suspendre les opérations.
Danger caché 6 :
Le circuit du système de batterie n'est pas équipé de disjoncteurs CC, d'interrupteurs d'isolement et d'autres équipements de coupure et de protection, et le groupe de batteries n'est pas équipé de disjoncteurs au niveau du groupe (ou de contacteurs, de relais)
Plan de rectification :
Ajoutez des disjoncteurs CC, des interrupteurs d'isolement et d'autres équipements de coupure et de protection selon les besoins, et ajoutez des disjoncteurs au niveau du groupe (ou des contacteurs, des relais) aux groupes de batteries.
Danger caché 7 :
Le système de gestion de batterie (BMS) n'a pas obtenu de rapport de test de type émis par une unité possédant les qualifications de test CMA/CNAS, ou le rapport de test de type n'est pas cohérent avec les spécifications et les modèles identifiés sur la plaque signalétique du produit.
Plan de rectification :
Si le rapport d'essai de type n'est pas cohérent avec le modèle de produit sur site, le rapport d'essai de type de produit correspondant doit être complété. S'il n'existe pas de rapport d'essai de type, l'industrie électrique doit faire appel à des organismes nationaux de test de qualification du stockage d'énergie CMA et CNAS pour tester et émettre un rapport.
Danger caché 8 :
Le système de gestion de la batterie ne dispose pas de fonctions de protection telles que la surtension, la sous-tension, la surintensité, l'isolation et la surchauffe, ou ces fonctions ne fonctionnent pas correctement. Il peut également ne pas émettre de signaux d'alarme gradués ou de commandes de déclenchement.
Plan de rectification :
Des remplacements ciblés de matériel ou des mises à niveau logicielles doivent être mis en œuvre pour résoudre ces problèmes.
Danger caché 9:
L'équipement de commutation au point de raccordement au réseau de la centrale de stockage d'énergie ne présente aucun point de commutation évident.
Plan de rectification :
Transformation et modernisation ciblées des points de raccordement au réseau
Danger caché 10:
La batterie n'a pas obtenu de rapport d'essai de type valide et de rapport d'inspection aléatoire pour la batterie de stockage d'énergie, ou la batterie d'alimentation utilisée dans l'échelon n'a pas effectué de tests de performance et d'évaluation spéciale de sécurité et de qualité.
Plan de rectification :
Les essais de type et les inspections aléatoires doivent être effectués par des organismes d'inspection disposant des qualifications nationales CMA et CNAS en matière d'essais de stockage d'énergie dans le secteur de l'énergie et émettre des rapports.
Danger caché 11:
L'unité de gestion de l'exploitation et de la maintenance ne parvient pas à évaluer les indicateurs de fonctionnement des centrales de stockage d'énergie au moins une fois par an, à proposer des mesures de contrôle de la sécurité opérationnelle et à superviser leur mise en œuvre.
Programme de rectification :
L'unité de gestion de l'exploitation et de la maintenance est tenue de procéder au moins une fois par an à une évaluation des indicateurs d'exploitation de la centrale de stockage d'énergie, de proposer des mesures ciblées de gestion et de contrôle de la sécurité d'exploitation et de les mettre en œuvre.
Danger caché 12:
La centrale de stockage d'énergie ne dispose pas de procédures d'exploitation, de plans d'urgence ni de plans d'élimination sur site.
Plan de rectification :
Demander à l'unité de gestion de compléter et d'améliorer les procédures opérationnelles, les plans d'urgence et les plans d'élimination sur site
Danger caché 13:
La centrale de stockage d'énergie dans laquelle l'entreprise a investi n'a pas été approuvée pour l'approbation du projet.
Plan de rectification :
Les autorités énergétiques locales doivent obtenir de nouveaux documents d'enregistrement et de certification de gestion pour les projets de stockage d'énergie
Danger caché 14:
Le projet de centrale de stockage d'énergie investi par l'entreprise System n'a pas été examiné et accepté (ou classé) par la protection incendie
Plan de rectification :
Communiquez et déposez un dossier auprès du service local du logement et de la construction ou des autorités compétentes, ou demandez à une agence professionnelle d’évaluation de la sécurité incendie de publier un rapport d’évaluation de la sécurité du stockage d’énergie, et encouragez l’inclusion de dispositifs de stockage d’énergie dans les sous-stations sous le contrôle des principales unités de protection incendie.
Résumé :
L'armoire de stockage d'énergie n'est pas un produit simple à bas prix. En plus du prix qui préoccupe la plupart des gens, la qualité et la sécurité sont en fait les éléments les plus importants. Une fois qu'un accident de sécurité se produit, il entraînera non seulement des pertes économiques, mais aussi des pertes humaines (des poursuites judiciaires sans fin) et de graves dommages à l'image de l'entreprise.
HIITIO est une entreprise qui a débuté en tant que fabricant de relais, disjoncteurs, Fusible et autres composants électriques. Nous sommes beaucoup plus professionnels que la plupart des fabricants en termes de protection et de sécurité.
De plus, nous respectons strictement toutes les exigences de protection incendie et la conception complète de la ventilation pour assurer la sécurité maximale de nos utilisateurs.
