Ключови изисквания за безопасност на промишлените шкафове за съхранение на енергия

Огнеустойчивост и вътрешни системи за потушаване на пожари

За промишлените шкафове за съхранение на енергия е задължително да се използват огнеустойчиви материали, комбинирани с модулни конструкции с отделени компартименти и автоматични системи за потушаване, за да се ограничат тези досадни термични събития. Когато температурата вътре в тези уреди започне да става прекалено висока, непроводими чисти агенти за потушаване като FM-200 или Novec 1230 се активират около 150 °C и угасяват пламъците, без да повредят чувствителните електронни компоненти. Активните системи за потушаване работят в съчетание с пасивни огнени бариери, които могат да задържат пламъците непрекъснато около два часа. Междувременно датчици за топлина и дим, разположени по цялата повърхност на шкафа, откриват проблемите още на ранен етап, преди те да се влошат. Но какво всъщност прави истинска разлика? Сегментацията на ниво отделна клетка, която изолира дефектните модули от останалата част. Този подход намалява риска от разпространение на пожара приблизително с 80 % спрямо по-старите модели без сегментация — твърдение, потвърдено от скорошните стандарти на NFPA, публикувани миналата година. Всички тези мерки за безопасност заедно изпълняват строгите изисквания на UL 9540A относно сценариите на термичен разгон.

• Пожароустойчиви корпуси за батерии
• Автоматично активиране на потушаване при 150 °C
• Непрекъснато наблюдение на състава на газовете

Предотвратяване на топлинен разгон чрез вентилация и наблюдение

Спирането на термичния разпад изисква добро термично управление, което реагира бързо, когато температурата започне да се повишава. Съвременните системи често комбинират принудително въздушно охлаждане с течностни топлообменници, които могат да отвеждат топлината приблизително с 40 % по-бързо в сравнение с изключително пасивните методи. Това поддържа оборудването в оптималния температурен диапазон от около 15 до 35 °C. Датчиците, разположени по цялата система, регистрират дори минимални промени в температурата – до части от градус. Когато забележат отклонение, системата незабавно реагира чрез увеличаване на мощността на охлаждането, намаляване на товара или изключване на отделни клетки, ако е необходимо. Важно е и как въздухът циркулира в системата. Добре проектираната въздушна циркулация осигурява равномерно достигане на студения въздух до всички компоненти и отвеждане на горещия изпускателен въздух далеч от места, където би могъл да предизвика проблеми. Ако разликата в температурата между съседни модули надвиши 5 °C, системата издава предупреждения, за да могат техниците да проверят положението, преди дребните неизправности да се превърнат в сериозни проблеми.

Електрическа безопасност: Интеграция на безопасно зареждане и протоколи за изолация

Когато става въпрос за осигуряване на електрическа безопасност, има три основни нива на защита, които постоянно работят заедно. Първо имаме галванична изолация, която задържа досадните DC вериги на батерията отделени от AC електрическата система. Това разделяне е наистина важно, защото предотвратява опасни повреди на заземяването и дъгови прескоки. Според проучване на DNV GL от 2023 г., около един от всеки четири инцидента със системи за съхранение на енергия всъщност произлиза от електрически повреди. Има и умни технологии. Съвременните системи за зареждане използват сложни алгоритми, които непрекъснато следят какво се случва вътре в батериите. Тези алгоритми нагласяват тока, протичащ през батерията, според действителното ѝ състояние във всеки даден момент, така че да избегнем онези неприятни ситуации с прекомерно напрежение, които могат да повредят оборудването. Наред с тези мерки, още няколко критични функции за безопасност са част от общата стратегия за защита, включително...

• Отключване при повреда за 25 мс
• Изпитване на диелектричната якост при двойно номинално работно напрежение
• Клемни кутии със степен на защита IP54
  Заедно тези мерки гарантират безопасно взаимодействие с електрическата мрежа и пълно съответствие с изискванията за електрическа безопасност за стационарни батерии, посочени в IEC 62619.

Основни компоненти на шкафа за енергийно съхранение и тяхната интеграция

Система за управление на батерията (BMS) за реално време наблюдение и управление

Системата за управление на батерията, или накратко BMS, действа по начин, наподобяващ мозъка в тези големи индустриални системи за съхранение на енергия. Тези системи следят различни параметри на ниво отделна клетка, включително нива на напрежение, температура и процента зареденост на всяка клетка. Те извършват това чрез изключително чувствителни сензори, комбинирани с умен софтуер, който се адаптира при промени в условията. Когато става дума за поддържането на здравето на батериите, BMS поставя строги граници спрямо неща като прекомерно зареждане над около 4,2 волта на клетка или допускане те да се изразходват твърде много под около 2,5 волта. Това внимателно управление помага на повечето батерии да служат с 30 до 40 процента по-дълго, отколкото биха могли в противен случай. По време на цикли на зареждане активното балансиране осигурява никаква отделна клетка да не работи по-тежко от другите, което запазва последователността на общата производителност и намалява износването. Термичните сензори улавят дори малки промени в температурата до разлики от само един градус Целзий, като задействат мерки за безопасност задълго преди да се стигне до нещо опасно. И нека не забравяме функциите за предиктивен анализ, които засичат ранни признаци за проблеми със здравето на батерията, позволявайки на техниците да планират профилактично обслужване, вместо да се справят с неочаквани повреди, което в много случаи може да намали непланираното просто стоянe почти наполовина.

Синергия между системата за преобразуване на мощност (PCS) и системата за управление на енергията (EMS)

Когато системите PCS и EMS работят заедно, те създават нещо доста забележително. PCS поддържа мрежата в стабилно състояние в рамките на около половин херц и се справя с трудните въпроси, свързани с реактивната мощност. Междувременно EMS непрекъснато извършва сложни изчисления чрез алгоритми за машинно обучение, за да анализира предишните модели на енергийно потребление, да оценява какво време може да има утре и да следи реалното състояние на мрежата в момента. Какво се случва, когато тези две технологии комуникират помежду си? Получаваме автоматизирана енергийна арбитражна операция, при която натоварванията се преместват сами към по-евтините периоди извън пиковото време, без никой да трябва да натиска бутони. Освен това резервното захранване е готово да се включи почти мигновено по време на прекъсвания на захранването благодарение на време за превключване под 20 милисекунди. Повечето обекти, които внедряват този вид координация, започват да виждат възвръщане на инвестициите си между три и пет години, в зависимост от местните тарифи за електрическа енергия и размера на системата.

Сертификати, съответствие и екологична издръжливост на шкафовете за съхранение на енергия

Задължителни сертификати: IEC 62619, UN38.3, CE и UL 9540A

Спазването на глобалните стандарти не е по избор, когато става въпрос за шкафове за индустриално съхранение на енергия. Стандартът IEC 62619 задава основни правила за безопасност на стационарни литиево-йонни батерии, включително тестове за овладяване на условията при топлинен пробив. След това идва сертификатът UN38.3, който всъщност проверява дали клетките на батерията могат да издържат на предизвикателствата по време на транспортиране, като симулирани високи надморски височини и вибрации от движение. Това отговаря на разпоредбите в повечето международни зони за пратки, макар и не във всички. Означенията CE показват съответствие с правилата на Европейския съюз относно електромагнитни смущения и безопасност при ниско напрежение. А UL 9540A предоставя реално доказателство колко добре системите овладяват пожарите по време на тези опасни топлинни събития. Комбинирането на всички тези мерки значително намалява възможността от сериозни системни повреди. Някои скорошни проучвания от 2024 г. сочат, че проблемите в обектите, които спазват правилно тези насоки за сертифициране, са около две трети по-малко.

Екологична устойчивост: корозионна устойчивост, сейсмичен клас и корпуси със степен на защита IP

Индустриалният свят има нужда от оборудване, което може да понася тежки натоварвания и все пак да работи надеждно ден след ден. Съвременните шкафове се предлагат с корпуси от неръждаема стомана или с напръскани с полимерно покритие повърхности, проектирани да устойчиви на корозия според стандарта NEMA 4X, което ги прави изключително подходящи за работа в среда с агресивни химикали, често срещани на производствени подове. Когато става дума за сейсмични изисквания, тези устройства отговарят на стандартите на Международния строителен кодекс (IBC) за структурна цялост в зони, където ускорението на земната повърхност достига 0,3g или повече – нещо абсолютно задължително за обекти, разположени близо до земни разломи. Класификацията IP65 означава, че прахът и водните струи няма да проникнат в корпуса, така че работата продължава без прекъсване дори при високи нива на влажност – над 90 % относителна влажност – или по време на продължителни порои. Цялата тази вградена издръжливост се превръща в значително по-дълъг експлоатационен живот в сравнение със стандартните модели – обикновено с около 40–60 % по-дълъг. Това означава по-малко ремонти, по-малко простои и общо взето по-ниски разходи през целия жизнен цикъл на оборудването.

ЧЗВ

Какви мерки за пожарна безопасност са включени в индустриалните шкафове за съхранение на енергия?

Индустриалните шкафове за съхранение на енергия използват огнеустойчиви материали, автоматични системи за потушаване с непроводими чисти агенти като FM-200 или Novec 1230 и пасивни пожарни бариери за ограничаване на термични инциденти. Тези мерки отговарят на стандарти като UL 9540A.

Каква е ролята на системата за управление на батерии (BMS) за удължаване на живота на батериите?

BMS удължава живота на батериите, като следи напрежението на отделните елементи, предотвратява прекомерното зареждане и дълбокото изтощаване, както и осигурява термично управление. Това позволява на батериите да служат с 30–40 % по-дълго в сравнение с неуправляемите системи.

Какви сертификати са задължителни за индустриалните шкафове за съхранение на енергия?

Сертификатите включват IEC 62619, UN38.3 за безопасност при транспортиране, CE за съответствие с изискванията на ЕС и UL 9540A за пожарно съдържание. Тези сертификати гарантират безопасността и надеждността на системите за съхранение на енергия.