Svarbiausi saugos reikalavimai pramoninėms energijos kaupimo spintoms

Gaisro atsparumas ir vidinės gaisro gesinimo sistemos

Pramoninėms energijos kaupimo spintoms būtina naudoti ugniai atsparius medžiagas, modulių skyrių projektavimą ir automatinę gaisro gesinimo sistemą, kad būtų galima suvaldyti šiuos nepatogius šilumos reiškinius. Kai šių įrenginių viduje temperatūra pradeda per daug kilti, įsijungia ne laidžiosios švariosios gesinimo medžiagos, tokios kaip FM-200 ar Novec 1230, apie 150 °C temperatūroje, užgesindamos liepsnas be žalos jautriems elektronikos komponentams. Aktyviosios gesinimo sistemos veikia kartu su pasyviomis ugnies barjeromis, kurios gali sulaikyti liepsnas iki dviejų valandų. Tuo tarpu visoje spintoje išmėtyti temperatūros ir dūmų jutikliai leidžia anksti aptikti problemas dar prieš joms esant susijus su didesniais pavojais. Kas iš tikrųjų lemia skirtumą? Elementų lygio segmentacija, kuri netinkamai veikiančius modulius izoliuoja nuo likusių sistemų. Šis požiūris sumažina ugnies plitimo riziką maždaug 80 procentų lyginant su senesniais modeliais, neturinčiais segmentacijos, – tai patvirtino naujausi NFPA standartai, paskelbti praėjusiais metais. Visos šios saugos priemonės kartu atitinka griežtus UL 9540A standarto reikalavimus, susijusius su šiluminio išbėgimo (thermal runaway) scenarijais.

• Ugniai atsparūs akumuliatorių korpusai
• Automatinis gesinimas, paleidžiamas esant 150 °C temperatūrai
• Tolydus dujų sudėties stebėjimas

Šiluminio išbėgimo prevencija naudojant ventiliaciją ir stebėjimą

Šiluminio nestabilumo sustabdymui reikia geros šilumos valdymo sistemos, kuri greitai reaguotų, kai temperatūra pradėtų kilti. Šiuolaikinėse sistemose dažnai derinama priverstinė oro aušinimo sistema su skystuoju šilumos mainikliu, dėl ko šiluma pašalinama apie 40 procentų greičiau nei tik pasyviais būdais. Tai leidžia įrenginiams veikti optimalioje temperatūrų srityje – maždaug nuo 15 iki 35 laipsnių Celsijaus. Šių sistemų visur išdėstyti jutikliai fiksuoja net labai nedidelius temperatūros pokyčius – iki dešimtųjų ar šimtųjų laipsnio dalies. Kai jutikliai aptinka nukrypimą nuo normos, sistema nedelsdama reaguoja padidindama aušinimo galios, sumažindama apkrovą ar, jei reikia, atjungdama atskirus elementus. Taip pat svarbu, kaip oras cirkuliuoja per sistemą. Gerai suprojektuotas oro srautas užtikrina, kad šaltas oras vienodai pasiektų visus komponentus, o karštas išmetamasis oras būtų nuvestas nuo vietų, kur jis galėtų sukelti problemas. Jei gretimų modulių temperatūrų skirtumas viršija 5 laipsnius, sistema generuoja įspėjimą, kad technikai galėtų patikrinti sistemą dar prieš tai, kol nedideli nepatogumai virstų rimtomis problemomis.

Elektros saugos reikalavimai: saugi įkrovimo integracija ir izoliavimo protokolai

Kai kalbama apie elektros saugą, iš esmės veikia trys pagrindinės apsaugos lygmenys, kurie nuolat veikia kartu. Pirma, tai galvaninė izoliacija, kuri atskiria nepageidaujamus nuolatinės srovės akumuliatorių grandinių nuo kintamosios srovės energijos tiekimo sistemos. Ši izoliacija yra labai svarbi, nes ji neleidžia susidaryti pavojingoms žemės grandinėms ir lankų iškrovoms. Pag according to 2023 m. DNV GL pramonės tyrimams, maždaug vienas iš keturių energijos kaupimo sistemų incidentų iš tikrųjų kyla dėl elektros gedimų. Taip pat naudojami ir „protingieji“ sprendimai. Šiuolaikinės įkrovos sistemos naudoja išmaniuosius algoritmus, kurie nuolat stebi, kas vyksta viduje akumuliatorių. Šie algoritmai koreguoja per juos tekančios srovės dydį remdamiesi akumuliatoriaus būkle bet kuriuo konkrečiu laiku, todėl išvengiama pavojingų pernelyg didelės įtampos situacijų, kurios gali pažeisti įrangą. Šiems priemonėms papildomai priskiriamos keletas kitų kritinių saugos funkcijų, kurios sudaro bendrą apsaugos strategiją, tarp jų...

• Avarinės grandinės nutraukimas per 25 ms
• Dielektrinės tvirtumo bandymas dvigubai didesniu nominaliuoju darbiniu įtampa
• IP54 klasės terminalų korpusai
  Šios priemonės kartu užtikrina saugų tinklo sąveikavimą ir visišką atitiktį IEC 62619 standarto reikalavimams, taikomiems nejudamųjų baterijų elektriniam saugumui.

Pagrindiniai energijos kaupimo spintos komponentai ir jų integracija

Baterijų valdymo sistema (BMS) tikrojo laiko stebėjimui ir valdymui

Baterijų valdymo sistema, arba trumpai – BMS, veikia kaip smegenys šiuose dideliuose pramoniniuose energijos kaupimo įrenginiuose. Šios sistemos stebi įvairius parametrus kiekvieno elemento lygyje, įskaitant įtampą, temperatūrą ir kiekvieno elemento įkrovos procentinę dalį. Tai pasiekiama naudojant labai jautrius jutiklius bei protingą programinę įrangą, kuri prisitaiko prie keičiamų sąlygų. Siekdamos išlaikyti baterijų sveikatą, BMS griežtai riboja tokias situacijas kaip perdaug įkrovimas – viršytinant apytiksliai 4,2 V vienam elementui – arba pernelyg gilus išsikrovimas – leidžiant įtampai nukristi žemiau apytiksliai 2,5 V vienam elementui. Toks atsargus valdymas padeda daugumai baterijų tarnauti 30–40 procentų ilgiau nei be jo. Įkrovos ciklų metu aktyvus balansavimas užtikrina, kad joks vienas elementas neveiktų intensyviau už kitus, dėl ko išlaikoma nuolatinė bendroji našumas ir sumažėja nusidėvėjimas. Temperatūros jutikliai aptinka net nedidelius temperatūros pokyčius – iki vieno laipsnio Celsijaus – ir įjungia saugos priemones gerokai anksčiau, negu gali įvykti bet kokia pavojinga situacija. Be to, neverta pamiršti prognozinės analizės funkcijų, kurios aptinka ankstyvus baterijų sveikatos problemų požymius, leisdamos technikams suplanuoti techninę priežiūrą vietoj netikėtų gedimų, kurie daugelyje atvejų gali sumažinti netikėtą darbo nutraukimą beveik per pusę.

Galios konvertavimo sistema (PCS) ir energijos valdymo sistema (EMS) sinergija

Kai PCS ir EMS sistemos veikia kartu, jos sukuria kažką tikrai nuostabaus. PCS užtikrina tinklo sklandų veikimą, išlaikydama stabilumą maždaug pusės herco ribose, ir sprendžia sudėtingas reaktyviosios galios problemas. Tuo tarpu EMS nuolat apdoroja duomenis naudodama mašininio mokymosi algoritmus, kad analizuotų ankstesnius energijos suvartojimo modelius, įvertintų, ką šiandienos orai gali atnešti rytoj, ir stebėtų realiuoju laiku vykstančias tinklo sąlygas. Kas nutinka, kai šios dvi technologijos pradeda bendrauti? Mes gauname automatinį energijos arbitražą, kai apkrovos patys persikelia į pigesnius neviršūninius laikotarpius be jokios žmogaus įsikišimo. Be to, juodrosios eilės metu rezervinė energija pasirengusi akimirksniu įsijungti dėl perjungimo laiko, kuris yra trumpesnis nei 20 milisekundžių. Dauguma objektų, kurie įdiegia tokį koordinavimą, pradeda matyti savo investicijų grąžą per tris–penkerius metus, priklausomai nuo vietos elektros energijos kainų ir sistemos dydžio.

Energijos kaupimo spintų sertifikatai, atitiktis reikalavimams ir aplinkos sąlygų atsparumas

Privalomi sertifikatai: IEC 62619, UN38.3, CE ir UL 9540A

Atitikti tarptautinius standartus pramoninėse energijos kaupimo spintose nėra pasirinktinis reikalavimas. IEC 62619 standartas nustato pagrindines saugos taisykles stacionarioms litio jonų baterijoms, įskaitant bandymus, skirtus šiluminio išbėgimo situacijoms suvaldyti. Be to, yra UN38.3 sertifikavimas, kuris esminiu būdu tikrina, ar baterijų elementai gali atlaikyti vežimo iššūkius, pvz., simuliuojamą aukštą altitudę ir judėjimo sukeltas vibracijas. Šis sertifikavimas atitinka daugumos tarptautinių vežimo regionų reglamentus, nors ne visų. CE ženklai rodo atitiktį Europos Sąjungos taisyklėms dėl elektromagnetinės sąveikos ir žemos įtampos saugos. UL 9540A standartas pateikia realaus pasaulio įrodymus apie tai, kaip gerai sistemos sugeba kontroliuoti ugnį pavojingomis šiluminėmis situacijomis. Visų šių standartų taikymas kartu žymiai sumažina didelių sistemos gedimų tikimybę. Kai kurios 2024 m. naujausios studijos rodo, kad įmonėse, kurios tinkamai laikosi šių sertifikavimo nuostatų, problemų kyla maždaug dvigubai mažiau.

Aplinkos atsparumas: korozijos atsparumas, seisminių apkrovų klasifikacija ir apsaugos laipsnio (IP) gaubtai

Pramonės pasauliui reikia įrangos, kuri gali ištverti didelius apkrovimus ir kartu patikimai veikti iš dienos į dieną. Šiuolaikiniai šaltnešiai yra su nerūdijančio plieno korpusais arba porcelianiniais dengtais paviršiais, kurie sukurti atlaikyti koroziją pagal NEMA 4X standartus, todėl puikiai atsparūs gamyklose dažnai pasitaikančioms agresyvioms cheminėms medžiagoms. Kalbant apie seismines reikalavimus, šios sistemos atitinka IBC struktūrinės vientisumo standartus teritorijose, kur žemės pagreitis pasiekia 0,3g arba daugiau – tai būtina bet kuriai prie lūžių linijų esančiai įmonei. IP65 apsaugos klasė reiškia, kad dulkes ir vandens srovės neįsiskverbė į korpusą, todėl operacijos tęsiasi sklandžiai net tada, kai drėgmė pakyla virš 90 % RH arba per ilgas liūtis. Visa ši integruota patvarumas lemia žymiai ilgesnį tarnavimo laiką, palyginti su standartiniais modeliais – paprastai 40–60 procentų ilgesnį. Tai reiškia mažiau remontų, mažiau prastovų ir bendrą taupymą per visą įrangos gyvavimo ciklą.

DUK

Kokie gaisro saugos priemonės įtraukti į pramoninius energijos kaupimo spintus?

Pramoniniai energijos kaupimo spintai naudoja ugniai atsparius medžiagų, automatinės gesinimo sistemas su nešildančiais švariais agentais, pvz., FM-200 arba Novec 1230, bei aktyviuosius gaisro barjerus šiluminiams įvykiams suvaržyti. Šios priemonės atitinka standartus, pvz., UL 9540A.

Kaip baterijų valdymo sistema (BMS) padidina baterijų tarnavimo laiką?

BMS padidina baterijų tarnavimo laiką stebėdama elementų įtampą, neleisdama perkrauti ir giliems išsikraunimams bei užtikrindama tinkamą šiluminį valdymą. Dėl to baterijos tarnauja 30–40 % ilgiau nei nevaldomose sistemose.

Kokios sertifikacijos būtinos pramoniniams energijos kaupimo spintams?

Būtinos sertifikacijos apima IEC 62619, UN38.3 transportavimo saugos tikrinimui, CE ženklą Europos Sąjungos atitikties tikrinimui ir UL 9540A gaisro suvaržymo tikrinimui. Šios sertifikacijos užtikrina energijos kaupimo sistemų saugą ir patikimumą.