Ключові вимоги щодо безпеки промислових шаф для зберігання енергії

Пожежостійкість та внутрішні системи гасіння пожежі

Для промислових шаф для зберігання енергії використання вогнестійких матеріалів разом із модульними конструкціями з окремими відсіками та автоматичними системами гасіння є обов’язковим для локалізації небезпечних теплових подій. Коли температура всередині таких пристроїв починає занадто підвищуватися, неелектропровідні чисті агенти гасіння, такі як FM-200 або Novec 1230, активуються приблизно за 150 °C, загасаючи полум’я без пошкодження чутливих електронних компонентів. Активні системи гасіння працюють у тісній взаємодії з пасивними протипожежними бар’єрами, які здатні стримувати полум’я протягом приблизно двох годин поспіль. У той же час датчики температури та диму, розташовані по всьому об’єму шафи, вчасно виявляють проблеми ще до їхнього посилення. Але що справді має вирішальне значення? Сегментація на рівні окремих акумуляторних елементів, яка забезпечує ізоляцію несправних модулів від решти системи. Такий підхід зменшує ризики поширення пожежі приблизно на 80 % порівняно зі старішими моделями, що не мають сегментації, — це підтверджено останніми стандартами NFPA, опублікованими минулого року. Усі ці заходи безпеки разом витримують суворі випробування, встановлені стандартом UL 9540A щодо сценаріїв теплового розбіжного процесу.

• Корпуси акумуляторів із запобіганням поширенню полум'я
• Автоматичне спрацьовування системи гасіння при 150 °C
• Постійний моніторинг складу газів

Запобігання тепловому розбіжному процесу за рахунок вентиляції та моніторингу

Зупинка термічного розбіжного процесу вимагає ефективного теплового управління, яке швидко реагує, коли температура починає підвищуватися. Сучасні системи часто поєднують принуджене повітряне охолодження з рідинними теплообмінниками, що дозволяє видаляти тепло приблизно на 40 % швидше порівняно з використанням лише пасивних методів. Це забезпечує роботу обладнання в оптимальному температурному діапазоні — приблизно від 15 до 35 °C. Датчики, розташовані по всій системі, фіксують навіть незначні зміни температури — до часток градуса. Якщо вони виявляють будь-яке відхилення, система негайно реагує: підвищує потужність охолодження, зменшує навантаження або, за потреби, відключає окремі елементи. Також важливе значення має характер руху повітря в системі. Ефективне проектування повітропроводу забезпечує рівномірне надходження прохолодного повітря до всіх компонентів і відведення гарячих вихлопних потоків подалі від зон, де вони можуть спричинити проблеми. Якщо різниця температур між сусідніми модулями перевищує 5 °C, система видає попередження, щоб техніки могли провести перевірку до того, як невеликі неполадки переростуть у серйозні проблеми.

Електробезпека: безпечна інтеграція заряджання та протоколи ізоляції

Коли йдеться про електричну безпеку, існують, по суті, три основні рівні захисту, які постійно працюють у взаємодії. По-перше, це гальванічна ізоляція, що забезпечує розділення небажаних постійного струму (DC) батарейних кіл від змінного струму (AC) енергосистеми. Таке розділення має вирішальне значення, оскільки запобігає небезпечним замиканням на землю та дуговим розрядам. Згідно з даними дослідження галузевих ризиків, проведеного компанією DNV GL у 2023 році, приблизно один із чотирьох інцидентів, пов’язаних із системами накопичення енергії, насправді спричинений електричними несправностями. Потім йдуть «розумні» технології. Сучасні системи заряджання використовують складні алгоритми, які постійно контролюють стан акумуляторів. Ці алгоритми коригують величину струму, що проходить через акумулятор, залежно від його реального стану в будь-який момент часу, щоб уникнути небезпечних ситуацій перевищення напруги, які можуть пошкодити обладнання. Разом із цими заходами до загальної стратегії захисту входить також низка інших критично важливих функцій безпеки, зокрема...

• Відключення при несправності протягом 25 мс
• Випробування діелектричної міцності при подвійній номінальній робочій напрузі
• Клемові шафи зі ступенем захисту IP54
  Разом ці заходи забезпечують безпечну взаємодію з мережею та повну відповідність вимогам електробезпеки для стаціонарних акумуляторів за IEC 62619

Основні компоненти шафи накопичення енергії та їх інтеграція

Система управління батареями (BMS) для моніторингу та керування в реальному часі

Система управління акумулятором, або скорочено BMS, виконує функцію «мозку» у великих промислових системах зберігання енергії. Ці системи стежать за різними параметрами на рівні окремих елементів — напругою, температурою та ступенем заряду кожного елемента (у відсотках). Для цього вони використовують надчутливі датчики у поєднанні з інтелектуальним програмним забезпеченням, яке адаптується до змін умов. Щодо підтримки здоров’я акумуляторів, BMS чітко обмежує такі небезпечні режими, як перезарядження понад приблизно 4,2 В на елемент або розряд нижче приблизно 2,5 В. Таке ретельне управління дозволяє більшості акумуляторів прослужити на 30–40 % довше, ніж без нього. Під час циклів заряджання активне балансування забезпечує, щоб жоден окремий елемент не навантажувався сильніше за інші, що підтримує стабільність загальної продуктивності й зменшує знос. Термодатчики фіксують навіть незначні зміни температури — з точністю до одного градуса Цельсія — й запускають заходи безпеки задовго до того, як може виникнути будь-яка небезпека. І, звичайно, не слід забувати про функції прогнозної аналітики, які виявляють ранні ознаки проблем із станом акумулятора, що дає технікам змогу планувати технічне обслуговування замість реагування на раптові відмови — у багатьох випадках це скорочує тривалість незапланованих простоїв майже наполовину.

Синергія системи перетворення потужності (PCS) та системи управління енергією (EMS)

Коли системи PCS і EMS працюють разом, вони створюють дещо дивовижне. PCS забезпечує стале функціонування мережі зі стабільністю близько половини герца та вирішує складні проблеми з реактивною потужністю. Тим часом EMS постійно обробляє дані за допомогою алгоритмів машинного навчання, аналізуючи попередні моделі споживання енергії, прогнозуючи погоду на наступний день і контролюючи поточний стан мережі в режимі реального часу. Що відбувається, коли ці дві технології обмінюються даними? Ми отримуємо автоматичний арбітраж енергії, при якому навантаження самостійно переміщається на дешевші періоди мінімального навантаження без необхідності натискання кнопок. Крім того, резервне живлення готове практично миттєво увімкнутися під час відключень завдяки часу перемикання менше 20 мілісекунд. Більшість об'єктів, що впроваджують таку координацію, починають бачити окупність своїх інвестицій приблизно через три-п'ять років, залежно від місцевих тарифів на електроенергію та розміру системи.

Сертифікація, відповідність та експлуатаційна стійкість шафів для зберігання енергії

Обов’язкові сертифікації: IEC 62619, UN38.3, CE та UL 9540A

Відповідність глобальним стандартам є обов’язковою вимогою щодо промислових шаф для зберігання енергії. Стандарт IEC 62619 встановлює базові правила безпеки для стаціонарних літій-іонних акумуляторів, у тому числі випробування на здатність утримувати ситуації термічного розбігу. Також існує сертифікація UN38.3, яка, по суті, перевіряє, чи здатні елементи акумуляторів витримувати виклики, пов’язані з транспортуванням, наприклад, імітацію високогір’я та вібрації під час руху. Це відповідає вимогам більшості міжнародних регіонів, що займаються морськими перевезеннями, хоча й не всіх. Позначка CE свідчить про відповідність правилам Європейського Союзу щодо електромагнітних перешкод та безпеки при низькій напрузі. А стандарт UL 9540A надає практичні докази ефективності систем у стримуванні пожеж під час небезпечних термічних подій. Комплексне застосування всіх цих стандартів значно зменшує кількість серйозних збоїв у роботі систем. Деякі недавні дослідження 2024 року свідчать про те, що в об’єктах, які правильно дотримуються цих сертифікаційних вимог, кількість проблем скорочується приблизно на дві третини.

Екологічна стійкість: стійкість до корозії, сейсмостійкість та корпуси з IP-рейтингом

Промисловий світ потребує обладнання, яке здатне витримувати великі навантаження та продовжувати надійно працювати день за днем. Сучасні шафи виготовлені з нержавіючої сталі або мають порошкове покриття, розроблене для стійкості до корозії на рівні стандартів NEMA 4X, що забезпечує високу стійкість до агресивних хімікатів, які зазвичай зустрічаються на виробничих майданчиках. Щодо сейсмічних вимог, ці пристрої відповідають стандартам IBC щодо конструкційної міцності в районах, де прискорення ґрунту досягає 0,3g або більше — це абсолютно необхідно для об'єктів, розташованих поблизу розломів. Ступінь захисту IP65 означає, що пил і струмені води не зможуть проникнути всередину корпусу, тому робота продовжується без перебоїв навіть за підвищеної вологості понад 90% відносної вологості або під час тривалих дощів. Уся ця вбудована міцність забезпечує значно довший термін експлуатації у порівнянні зі стандартними моделями — зазвичай на 40–60 % довший. Це означає менше ремонтів, менше простою та загальну економію протягом усього життєвого циклу обладнання.

ЧаП

Які заходи пожежної безпеки передбачені в промислових шафах для зберігання енергії?

Промислові шафи для зберігання енергії виготовлені з вогнестійких матеріалів, оснащені автоматичними системами гасіння пожеж за допомогою непровідних чистих агентів, таких як FM-200 або Novec 1230, а також пасивними протипожежними бар’єрами для локалізації теплових подій. Ці заходи відповідають стандартам, наприклад UL 9540A.

Як система управління акумуляторами (BMS) збільшує термін служби акумуляторів?

Система управління акумуляторами (BMS) збільшує термін служби акумуляторів шляхом контролю напруги на окремих елементах, запобігання перезаряджанню та глибокому розряджанню, а також забезпечення ефективного теплового управління. Завдяки цьому термін служби акумуляторів збільшується на 30–40 % порівняно з неуправленими системами.

Які сертифікати обов’язкові для промислових шаф для зберігання енергії?

До необхідних сертифікатів належать IEC 62619, UN38.3 (щодо безпеки транспортування), CE (для відповідності вимогам ЄС) та UL 9540A (щодо утримання пожежі). Ці сертифікати гарантують безпеку та надійність систем зберігання енергії.