Οδηγίες σχετικά με τις βέλτιστες πρακτικές ασφαλείας για συστήματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες

Με την επιτάχυνση της ενεργειακής μετάβασης παγκοσμίως, η ραγδαία επέκταση του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας (BESS) διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην υποστήριξη του πράσινου συστήματος ενέργειας. Το 2024, η παγκόσμια σωρευτική εγκατεστημένη ισχύς έφτασε τα 150 GW: Η Κίνα έφτασε τα 62 GW, η Ευρώπη παρουσίασε 35 GW και οι ΗΠΑ πρόσθεσαν περίπου 10 GW.

Δεδομένων των πολυάριθμων εναλλακτικών λύσεων στην αγορά, οι συμμετέχοντες όπως οι προγραμματιστές, οι κατασκευαστές, οι πάροχοι υπηρεσιών και όλα τα ενδιαφερόμενα μέρη στην αλυσίδα αξίας πρέπει να λαμβάνουν τεκμηριωμένες αποφάσεις και να διασφαλίζουν την εφαρμογή πρόσθετων μέτρων ασφαλείας.

Επιλογή της τυπικής μπαταρίας

Όσον αφορά την ασφάλεια, είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ της πρωτογενούς ασφάλειας (μέτρα που λαμβάνονται για την πρόληψη ατυχημάτων) και της δευτερογενούς ασφάλειας (τρόπος καλύτερου ελέγχου και διαχείρισης των κινδύνων μετά από ένα συμβάν). Η θεμελιώδης ασφάλεια σχετίζεται άμεσα με την μπαταρία ή το ίδιο το στοιχείο.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι μπαταριών και ο καθένας έχει τα δικά του πλεονεκτήματα. Ο πιο κρίσιμος παράγοντας είναι εάν η μπαταρία συμμορφώνεται με το πρότυπο IEC62619. Οι χρήστες θα πρέπει να επιλέξουν τις μπαταρίες με βάση τις απαιτήσεις που περιγράφονται στην ενότητα με τίτλο Δευτερογενή στοιχεία και μπαταρίες που περιέχουν αλκαλικούς ή άλλους μη όξινους ηλεκτρολύτες. Απαιτήσεις ασφαλείας για δευτερογενή στοιχεία και μπαταρίες λιθίου, για χρήση σε βιομηχανικές εφαρμογές.Αυτή η ενότητα ασχολείται συγκεκριμένα με την ασφάλεια της μπαταρίας και χρησιμεύει ως βασικό σημείο αναφοράς για τη διασφάλιση της ασφαλούς λειτουργίας.

Διασφάλιση ασφαλούς ενσωμάτωσης μονάδων μπαταριών, ραφιών και περιβλημάτων

Για τις μονάδες και τα rack, η διασφάλιση ότι οι μπαταρίες πληρούν τα πρότυπα UL1973 και IEC62619. Οι μπαταρίες που έχουν περάσει το πιστοποιητικό UL9540A υποδεικνύουν ότι έχουν υποβληθεί σε αυστηρές δοκιμές που προσομοιώνουν θερμικά συμβάντα διαφυγής για να επαληθευτεί ότι οι φλόγες δεν θα διαδοθούν.

Επιλογή εξειδικευμένου BMS και EMS

Το υποχρεωτικό πρώτο βήμα για τη διασφάλιση του υψηλότερου επιπέδου ασφάλειας είναι η χρήση ασφαλών και συμβατών μπαταριών, ενώ η παρακολούθηση της λειτουργίας των μπαταριών είναι εξίσου κρίσιμη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο θα πρέπει να αναπτυχθεί Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών (BMS): να διασφαλιστεί ότι η λειτουργία της μπαταρίας παραμένει εντός των ορίων της. Το BMS πρέπει να είναι πιστοποιημένο σύμφωνα με το πρότυπο IEC61508, για ηλεκτρικά, ηλεκτρονικά και προγραμματιζόμενα ηλεκτρονικά συστήματα που σχετίζονται με την ασφάλεια.

Το BMS παράγει μια σημαντική ποσότητα δεδομένων, τα οποία διαβάζονται και αποθηκεύονται τοπικά από το Λογισμικό Διαχείρισης Ενέργειας (EMS) και δημιουργούνται τακτικά αντίγραφα ασφαλείας σε ένα ασφαλές σύστημα που βασίζεται στο cloud. Όλα τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αναλυτικούς σκοπούς, ώστε να εντοπιστούν πιθανές ανωμαλίες ή αποκλίσεις της μπαταρίας σε πρώιμο στάδιο και να βελτιστοποιηθεί η απόδοση του συστήματος.

Τεχνολογία πιλότων συνεργάζεται με ερευνητικές ομάδες του MIT, συγκεντρώνοντας ανώτερους εμπειρογνώμονες στην τεχνητή νοημοσύνη, την τεχνολογία μπαταριών και τα συστήματα ισχύος για την ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου πλαισίου μάθησης AI + Battery + Power. Αυτή η πρωτοβουλία έχει επιτύχει μια θεμελιώδη πρόοδο στις δυνατότητες έγκαιρης προειδοποίησης για ξαφνικές θερμικές βλάβες. Οι αλγόριθμοι ενημερώνονται και επικυρώνονται συνεχώς χρησιμοποιώντας πραγματικά λειτουργικά δεδομένα από πάνω από 10 εκατομμύρια στοιχεία μπαταριών, σε συνδυασμό με την εμπειρία των ειδικών στη διάγνωση. Αυτό επιτρέπει την παροχή έξυπνων συστάσεων λειτουργίας και συντήρησης από άκρο σε άκρο. Αναλύοντας διεξοδικά τα ιστορικά δεδομένα, το σύστημα παρέχει προσαρμοσμένες στρατηγικές βελτιστοποίησης προσαρμοσμένες στα μοναδικά χαρακτηριστικά κάθε τοποθεσίας αποθήκευσης ενέργειας — εφαρμόζοντας μια «προσέγγιση ανά τοποθεσία» για χιλιάδες εγκαταστάσεις.

Διαμερισματοποίηση για βελτιωμένο έλεγχο περιστατικών πυρκαγιάς

Οι χρήστες θα πρέπει να εγκαθιστούν τις μπαταρίες BESS σε ανθεκτικά ερμάρια που είναι απομονωμένα το ένα από το άλλο. Αυτό βοηθά στην αποτροπή της εξάπλωσης περιστατικών πυρκαγιάς σε γειτονικά ερμάρια μπαταριών.

Η ανάπτυξη μπαταριών σε ξεχωριστά, πυράντοχα περιβλήματα βοηθά στον έλεγχο πιθανών πυρκαγιών. Οι δομές του ντουλαπιού υψηλής πυραντίστασης παρέχουν απαραίτητη θερμομόνωση, η οποία ελαχιστοποιεί την κατανάλωση βοηθητικής ενέργειας που απαιτείται για τη διατήρηση των μπαταριών εντός ενός συγκεκριμένου εύρους θερμοκρασίας (συνήθως μεταξύ 20°C και 23°C), ανεξάρτητα από τις εξωτερικές συνθήκες θερμοκρασίας.

Επιλογή κατάλληλου ανιχνευτή πυρκαγιάς και συστήματος πυρόσβεσης

Η διαμερισματοποίηση των καμπινών των μπαταριών παρέχει μια παθητική μέθοδο ενίσχυσης της ασφάλειας, ενώ τα ενεργά συστήματα πυρόσβεσης προσφέρουν ένα ακόμη επίπεδο προστασίας. Ο στόχος ενός συστήματος πυρόσβεσης είναι να αποτρέψει την εξάπλωση μιας πυρκαγιάς σε γειτονικές μονάδες — ενδεχομένως να σταματήσει ένα μικρό περιστατικό που αφορά μερικά στοιχεία από το να κλιμακωθεί σε πυρκαγιά μεγάλης κλίμακας που θα μπορούσε να καταστρέψει ολόκληρο το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας ή, χειρότερα, ολόκληρο τον χώρο. Ένα τυπικό σύστημα ανίχνευσης και καταστολής πυρκαγιάς αποτελείται συνήθως από αισθητήρες ανίχνευσης καπνού και θερμότητας ενσωματωμένους σε ένα σύστημα πυρόσβεσης με βάση αεροζόλ, με αυτόματη ενεργοποίηση.

Πιλότου ΜΠΕΣχρησιμοποιεί ένα ολοκληρωμένο σύστημα ελέγχου και καταστολής που συνδυάζει μια μονάδα καταστολής πυρκαγιάς χωρίς πίεση σε επίπεδο θαλάμου (συμπεριλαμβανομένου ενός ελεγκτή) με μια συσκευή κατάσβεσης χωρίς πίεση με υπερφθοροεξανόνη. Αυτή η ολοκληρωμένη προσέγγιση παρέχει ενεργητική και παθητική προστασία διπλού επιπέδου—τόσο σε επίπεδο συστοιχίας όσο και σε επίπεδο θαλάμου.

Η έξοδος της μονάδας καταστολής που βρίσκεται στο ερμάριο συνδέεται με βαλβίδες διάτρησης μέσω σωλήνων υψηλής πίεσης και εξαρτημάτων ταχείας σύνδεσης. Σε περίπτωση θερμικής διαρροής σε οποιαδήποτε συστοιχία μπαταριών, ένας ανιχνευτής πολλαπλών αισθητήρων μεταδίδει ένα σήμα συναγερμού στη μονάδα καταστολής, η οποία στη συνέχεια ενεργοποιεί την αντίστοιχη βαλβίδα διάτρησης. Μόλις ενεργοποιηθεί, το σύστημα απελευθερώνει παράγοντα κατάσβεσης υπερφθοροεξανόνης μέσω αγωγών ταχείας σύνδεσης και ακροφυσίων επιπέδου συστοιχίας, στοχεύοντας απευθείας στην επηρεαζόμενη συστοιχία μπαταριών.

Χρήση Πάνελ Ανάφλεξης για τη Διασφάλιση της Ασφάλειας του Προσωπικού
Η σωματική ασφάλεια του προσωπικού είναι ύψιστης σημασίας. Ακόμα και όταν ο χώρος είναι ασφαλής, το προσωπικό συντήρησης μπορεί να εργάζεται κοντά στο σύστημα για να πραγματοποιεί συντήρηση και τακτικούς ελέγχους. Σε περίπτωση πυρκαγιάς ή έκρηξης, αυτοί οι εργαζόμενοι θα μπορούσαν να βρίσκονται κοντά στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας της μπαταρίας. Για την προστασία της ασφάλειάς τους, εγκαθίστανται πάνελ ανάφλεξης για να κατευθύνουν οποιαδήποτε εκρηκτική δύναμη προς τα πάνω. Αυτό διασφαλίζει ότι το προσωπικό που εργάζεται στην περιοχή προστατεύεται από τις πλευρικές επιπτώσεις της έκρηξης.

Παροχή Σχεδίων Δράσης για τους Ανταποκρινόμενους σε Έκτακτες Ανάγκες
Κατά τη διάρκεια ενός περιστατικού, οι ενέργειες των ομάδων έκτακτης ανάγκης ενδέχεται να μην είναι πάντα απλές ή καθολικά εφαρμόσιμες, καθώς μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας και τις τοπικές συνθήκες. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί ένα σχέδιο αντιμετώπισης έκτακτης ανάγκης ειδικά για την εκάστοτε τοποθεσία και να συνεργαστεί στενά με τις τοπικές ομάδες αντιμετώπισης έκτακτης ανάγκης.

Υλοποίηση λειτουργίας "Σταμάτημα έκτακτης ανάγκης"
Εάν το EMS, το BMS ή οποιοσδήποτε άλλος εξοπλισμός ασφαλείας εντοπίσει κάποιο πρόβλημα ασφαλείας ή ανωμαλία στην μπαταρία, το BESS πρέπει να απενεργοποιηθεί αμέσως ή να υποβληθεί σε ελεγχόμενη απενεργοποίηση. Είναι επίσης απαραίτητο να υπάρχει μια χειροκίνητη λειτουργία διακοπής έκτακτης ανάγκης που να μπορεί να ενεργοποιηθεί από χειριστές ή άτομα που ανταποκρίνονται σε έκτακτες ανάγκες.

Ανίχνευση σφαλμάτων ηλεκτρικής απομόνωσης
Οι περισσότερες μπαταρίες είναι ηλεκτρικά απομονωμένες από το έδαφος. Πρέπει να χρησιμοποιείται προηγμένος εξοπλισμός παρακολούθησης μόνωσης που συμμορφώνεται με το πρότυπο IEC 61557 για να διασφαλιστεί ότι η ακεραιότητα της μόνωσης δεν θα υποβαθμιστεί ή δεν θα αναπτυχθεί βραχυκύκλωμα με το έδαφος.

Διασφάλιση συμμόρφωσης με βασικά πρότυπα ασφαλείας όπως το IEC και το UL
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες πρέπει να συμμορφώνονται με το πρότυπο NFPA 855 για τον μετριασμό πιθανών κινδύνων. Σύμφωνα με τις απαιτήσεις του IEC, αυτά τα συστήματα πρέπει επίσης να σχεδιάζονται σύμφωνα με το IEC 62933-2, το οποίο καθορίζει τις απαιτήσεις ασφαλείας για τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας που είναι ενσωματωμένα στο δίκτυο.

Διασφάλιση ότι το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας της μπαταρίας είναι εξοπλισμένο με διακόπτη διακοπής κυκλώματος
Για να διασφαλιστεί η λειτουργική ασφάλεια, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας της μπαταρίας πρέπει να είναι εξοπλισμένο με όλες τις απαραίτητες ηλεκτρικές συσκευές αποσύνδεσης, όπως διακόπτες φορτίου, για να εξασφαλιστεί η ασφαλής απομόνωση κατά τη διάρκεια των εργασιών συντήρησης.

Διασφάλιση της συμμόρφωσης του συστήματος με τα πρότυπα ηλεκτρικής ασφάλειας

Η συμμόρφωση με όλα τα σχετικά πρότυπα εγκατάστασης ηλεκτρικής ασφάλειας IEC και UL (όπως το IEC 60364 ή το άρθρο 706 του NEC στη Βόρεια Αμερική) πρέπει να επαληθεύεται μέσω ενός προηγμένου συστήματος προστασίας από ασφάλειες — ιδίως εκείνων των προτύπων που προστατεύουν τον εξοπλισμό από βραχυκυκλώματα μεταξύ των πολικών συνδέσεων.

Το σύστημα ενεργητικής ασφάλειας της Pilot Technology ενσωματώνει προληπτικό σχεδιασμό, έγκαιρη προειδοποίηση πολλαπλών επιπέδων και σταδιακή αντιμετώπιση πυρκαγιάς: χρησιμοποιώντας μπαταρίες LFP με βελτιστοποιημένη αρχιτεκτονική διαύλου AC και αρθρωτό κατανεμημένο σχεδιασμό για την ελαχιστοποίηση των κινδύνων· εφαρμόζοντας παρακολούθηση πολλαπλών επιπέδων (τάση/ρεύμα/αντίσταση για ειδοποιήσεις δευτερολέπτων, θερμοκρασία για προστασία λεπτών και ανίχνευση αερίου για 30λεπτες προειδοποιήσεις πριν από τη φλόγα)· και χρήση προοδευτικής καταστολής πυρκαγιάς, συμπεριλαμβανομένης της απελευθέρωσης αερολύματος, της έγχυσης υπερφθοροεξανόνης σε επίπεδο συσκευασίας και εξωτερικών συνδέσεων νερού για ψύξη, απομόνωση οξυγόνου και πρόληψη αναφλέξεως.

Ασφαλής Μεταφορά Συστημάτων Αποθήκευσης Ενέργειας Μπαταριών
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου ταξινομούνται ως επικίνδυνα υλικά κατηγορίας 9 για μεταφορά. Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας των μπαταριών πρέπει να μεταφέρονται αεροπορικώς, θαλάσσης, σιδηροδρομικώς ή οδικώς σύμφωνα με το πρότυπο UN 38.3.

Συχνές ερωτήσεις

Ε1: Ποια πρότυπα πρέπει να πληροί ένα BESS σε κλίμακα κοινής ωφέλειας για να διασφαλιστεί η ασφάλεια;

ΕΝΑ: Ένα BESS που συμμορφώνεται με το πρότυπο θα πρέπει να συμμορφώνεται με διεθνή και περιφερειακά πρότυπα όπως το IEC 62619 για την ασφάλεια των μπαταριών, το UL 9540A για τις δοκιμές θερμικής διάδοσης, το NFPA 855 για την πυρασφάλεια (στις ΗΠΑ) και το IEC 62933-2 για την ασφάλεια ενσωμάτωσης στο δίκτυο.

Ε2: Πώς μπορεί να αποτραπεί η θερμική διαφυγή σε ένα BESS;

ΕΝΑ: Η διάδοση μπορεί να μετριαστεί χρησιμοποιώντας πυράντοχα περιβλήματα σε διαμερίσματα, συστήματα καταστολής πυρκαγιάς με αεροζόλ σε επίπεδο ντουλαπιού (π.χ., με βάση την υπερφθοροεξανόνη) και μπαταρίες πιστοποιημένες σύμφωνα με το πρότυπο UL 9540A για αντοχή στην εξάπλωση της φλόγας.

Ε3: Ποιος είναι ο ρόλος των συστημάτων BMS και EMS στην ενίσχυση της ασφάλειας BESS;

ΕΝΑ: Το Σύστημα Διαχείρισης Μπαταρίας (BMS) παρακολουθεί τις παραμέτρους σε επίπεδο κυψέλης για την αποτροπή συνθηκών υπερβολικής λειτουργίας, ενώ το Σύστημα Διαχείρισης Ενέργειας (EMS) αναλύει δεδομένα για την έγκαιρη ανίχνευση ανωμαλιών. Και τα δύο θα πρέπει να συμμορφώνονται με το πρότυπο IEC 61508 για λειτουργική ασφάλεια.

Ε4: Γιατί είναι κρίσιμο ένα σχέδιο αντιμετώπισης έκτακτης ανάγκης για τις εγκαταστάσεις BESS;

ΕΝΑ: Τα σχέδια έκτακτης ανάγκης διασφαλίζουν ότι εφαρμόζονται ειδικά πρωτόκολλα για τους πυροσβέστες και τους χειριστές, συμπεριλαμβανομένων των χειροκίνητων λειτουργιών διακοπής έκτακτης ανάγκης και των πινάκων ανάφλεξης για την ασφαλή κατεύθυνση των εκρηκτικών δυνάμεων προς τα πάνω.

Ε5: Ποιες είναι οι βασικές παραμέτρους που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη για τη μεταφορά συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες;

ΕΝΑ: Οι μονάδες BESS πρέπει να αποστέλλονται ως επικίνδυνα υλικά Κλάσης 9 σύμφωνα με τα πρότυπα UN 38.3, τα οποία καλύπτουν δοκιμές ασφαλείας για αεροπορικές, θαλάσσιες, σιδηροδρομικές και οδικές μεταφορές.