Quyosh energiyasi saqlash batareyasi qanday xavfsizlik xususiyatlariga ega bo'lishi kerak?

Issiqlikka chidamli ishlashni oldini olish va yong'in xavfsiz dizayni

Litij-ion quyosh energiyasi saqlash batareyasida issiqlikka chidamli ishlash qanday sodir bo'ladi?

Litiy-ionli quyosh energiyasi saqlash batareyalarida issiqlikka chidamli bo'lmaganlik (termik qochish) sodir bo'lganda, bu odatda hujayralarning o'z ichidagi muammolar, tashqi manbalardan kelib chiqqan shikastlanish yoki ishlatish jarayonida oddiy yorilish va ishqalanish natijasida boshlanadi. Birinchi navbatda, harorat taxminan 80 °S (ya'ni 176 °F) dan yuqori ko'tarilganda, elektrolit parchalanadi va yonuvchan gazlar chiqaradi, shuningdek, qo'shimcha issiqlik ajratadi; bu esa o'z-o'zidan davom etadigan zanjirsimon reaksiyaga sabab bo'ladi. Ko'plab batareyalar bir joyda zich joylashtirilgan joylarda issiqlik tezda qo'shni hujayralarga tarqaladi va ba'zan bir necha soniya ichida harorat 400 °S (ya'ni taxminan 752 °F) dan oshib ketadi. Ko'pincha, bunday hodisalarga ichki qisqa tutashuvlar sabab bo'ladi. Bu qisqa tutashuvlar odatda batareyaning ichida dendritlarning o'sishi yoki ishlab chiqarish jarayonida kiritilgan nuqsonlardan kelib chiqadi. Ma'lumotlarga ko'ra, bunday muammolar termik qochishning o'nidan yettita hollari uchun javobgardir. Bu xavfli jarayonni to'xtatish uchun ishlab chiqaruvchilar olovga chidamli ajratgichlar, olovga chidamli qo'shimchalarga ega elektrolitlar hamda alohida hujayralar orasida issiqlik tarqalishini sekinlatuvchi epoksid rezinadan tayyorlangan to'siqlar kabi xavfsizlik choralarini oldindan ko'rishlari kerak.

Quyosh energiyasi saqlash batareyalari o'rnatmalarining UL 9540A sinovlari va yong'in tarqalishini kamaytirish

UL 9540A sertifikatini olish — kommersion quyosh batareyali energiya saqlash tizimlarida issiqlik uzilishining tarqalishini tekshiruvchi keng ko'lamli yong'in sinovlaridan o'tishni anglatadi. Sinov jarayoni batareyalarga nima bo'lsa bo'lishi mumkin bo'lgan eng yomon avariyaviy vaziyatlarni, masalan, nima bo'lsa bo'lishi mumkin bo'lgan o'tkir narsa bilan batareyalarning shikastlanishi yoki ularning ortiqcha zaryadlanishi kabi holatlarni modellashtiradi. Bu sinovlar issiqlik qanchalik tez to'planishini, qanday gazlar ajralib chiqishini va yong'inlarning bir moduldan ikkinchisiga tarqalishini tekshiradi. Ushbu standartga mos keladigan batareya tizimlari har bir modul atrofida maxsus yong'inbarron qopqoqlar, bosimni xavfsiz chiqarish uchun ventilyatorlar va modullar orasida issiqlik tarqalishini to'xtatuvchi to'siqlar kabi ichki xavfsizlik xususiyatlariga ega. Mustaqil sinovlar ko'rsatganki, sertifikatlangan tizimlarning aksariyati xavfli issiqlik hodisalarini 100 ta holatdan 99 tasida faqat bitta modulda cheklab qo'yadi. Batareyalarni xonalarga yoki birlamchiliklar orasidagi masofa juda qisqa bo'lgan tor joylarga o'rnatishda UL 9540A sertifikatli jihozlardan foydalanish mantiqiydir, chunki bu talablarga mos keladi va amaliyotda haqiqatan ham xavflarni kamaytiradi. Ko'plab ob'ektlar boshqaruvchilari ushbu xavfsizroq tizimlarga o'tgandan keyin hodisalar sonining kamayganligini bildirishmoqda.

Batareya boshqaruv tizimi (BMS) orqali aqlli elektr himoya

Muhim BMS funksiyalari: Ziyod zaryadlanish, ziyod razryadlanish, qisqa tutashuv va izolyatsiya nazorati

Batareya boshqaruv tizimi (BMS) litiy-ion quyosh energiyasi saqlash batareyalariga qandaydir miya vazifasini bajaradi va ishlashni silliq o'tkazish uchun to'rtta asosiy xavfsizlik funksiyasini boshqaradi. Agar batareya ortiqcha zaryadlanib ketса, BMS buni hujayra boshiga taxminan 3,65 voltda to'xtatadi, chunki bu nuqtadan o'tish xavfli litiy plitalashga sabab bo'lib, isish muammolariga olib kelishi mumkin. Aksincha, agar batareya hujayra boshiga taxminan 2,5 voltdan past darajada razryadlanib ketса, tizim yana ishga tushib, batareyaning yanada chuqur razryadlanishini to'xtatadi, chunki bu ichki komponentlarga zarar yetkazib, batareyaning foydalanish muddatini doimiy ravishda qisqartiradi. Qisqa tutashuvlar uchun javob reaksiyasi oqim normal qiymatdan uch baravar ortib ketganda deyarli darhol sodir bo'ladi va quvvat oqimini xavfsiz uzish uchun maxsus tugmalar ishlatiladi. Tizim shuningdek, faol qismlar va metall korpus o'rtasidagi izolyatsiya qarshiligi doimiy ravishda tekshiriladi va ishlash jarayonida eskirish belgilari sifatida 100 om/ volt dan pastga tushishni aniqlaydi. AQSHda katta masshtabdagi va uy sharoitidagi o'rnatishlar bo'yicha maydon hisobotlari ko'rsatayotgani kabi, ushbu ko'p qatlamli himoya tizimlari so'nggi yillarda elektr hodisalarini taxminan ikki baravar kamaytirgan.

Quyosh energiyasi saqlash batareyasida haqiqiy vaqt rejimida SOC/SOH ni kuzatish va oldindan bashorat qilinadigan nosozliklarga javob berish

Hozirgi eng yaxshi batareya boshqaruvi tizimlari zahira holati (SOC) aniqliigini qariyb ±3% atrofida saqlash uchun kulon sanash usullarini Kalman filtrlari bilan birlashtiradi. Shu bilan birga, ular batareyaning qanchalik quvvati vaqt o'tishi bilan pasayayotganini kuzatib, foydalanish holatini (SOH) baholaydi. Bu kombinatsiya operatorlarga muammolarni oldindan bashorat qilishga yordam beradigan ikkita ma'lumot qatlami beradi. Agar alohida elementlarda kuchlanish farqi 50 millivoltdan yuqori yoki modullar orasida harorat farqi 4 °C dan ortiq bo'lsa, tizim zaryadlash tezligini sekinlatadi va texnik xizmat ko'rsatish talab qilinishi haqida ogohlantirish yuboradi. Bunday batafsil diagnostik tekshiruvlar kichik muammolarning vaqt o'tishi bilan kumulyativ ravishda yig'ilishini to'xtatadi, bu esa faol kuzatuvni amalga oshirmaydigan eski tizimlarga nisbatan batareya umr ko'rish muddatini taxminan 40% ga uzaytirishga imkon beradi. Yangi versiyalar ham yanada aqlli bo'lib bormoqda: ular o'tgan davrdagi ishlash ma'lumotlaridan foydalangan holda batareyalarning hayotiy muddati tugashini taxminan uch oy oldindan bashorat qiladi. Bunday bashorat quyosh energiyasi o'rnatuvchilari uchun narsa butunlay buzilguncha kutmasdan almashtirishni rejalashtirishga yordam beradi.

Quyosh energiyasi saqlash batareyasi uchun majburiy normativ sertifikatlar

Yashaydigan va tijorat maqsadlari uchun quyosh energiyasi saqlash batareyalari o'rnatilishida xalqaro xavfsizlik sertifikatlarga mos kelish shart. Bu standartlar yong'in xavfini kamaytiradi, ishlash ishonchliligini ta'minlaydi va foydalanuvchi tarmog'iga ulanish, ruxsatnomalar olish hamda sug'urta qoplanishi uchun old shart hisoblanadi.

Hujayra va batareya bloki darajasidagi xavfsizlik standartlari: UL 1642, IEC 62619 va UN 38.3

Tarkibiy qismlar darajasidagi sertifikatlar tizim integratsiyasidan oldin asosiy xavfsizlikni tasdiqlaydi:

• UL 1642 litий hujayralarini majburiy qisqartirish, ortiqcha zaryadlash va siqish sinovlari kabi ekstremal noqulay sharoitlarga duch kelishiga uchratadi va ularning struktural va termik butunligini tekshiradi.
• IEC 62619 sanoatda foydalaniladigan litий batareyalari uchun xavfsizlik talablarini belgilaydi; mexanik kuchlanishga, termik noqulay sharoitlarga va noto'g'ri zaryadlashga chidamlilikni talab qiladi.
• UN 38.3 yetkazib berish paytida sivish yoki termik hodisalarni oldini olish uchun balandlikni simulyatsiya qilish, tebranish, urilish va termik sikllash sinovlarini talab qiluvchi xavfsiz transport sertifikati.
  Ishlab chiqaruvchilar tizim darajasidagi baholashga o'tishdan oldin barcha uchta talabga mos kelishini namoyish etishlari kerak.

Tizim darajasidagi moslik: UL 9540, NFPA 855 va elektr tarmog'iga ulanish xavfsizligi (IEEE 1547, NFPA 585)

Butun tizimni integratsiya qilish bir-biriga bog'liq xavfsizlik doiralarga rioya qilishni talab qiladi:

• UL 9540 simulyatsiya qilingan issiqlik ketish holatlarida birlashtirilgan yong'in tarqalishi, elektr xavfsizligi va issiqlik boshqaruvi baholanadi.
• NFPA 855 yong'in tarqalishini cheklash va favqulodda vaziyatlarda tezda chiqish imkonini berish maqsadida minimal masofa, ventilyatsiya, yong'in o'chatish tizimlari hamda chiqish yo'llari kabi jismoniy o'rnatish talablarini belgilaydi.
• Elektr tarmog'iga ulanish standartlari, masalan, IEEE 1547 (kuchlanish/tezlikda ishlash va izolyatsiyaga qarshi funksiyalar) hamda NFPA 585 (tez o'chirish va yoyilish nuqsonini aniqlash uchun) nuqsonlar paytida xavfsizlikni ta'minlash uchun ishonchli uzilishni ta'minlang.
  2024-yil holatiga ko'ra, AQSHning 37 ta shtati elektr kodlariga NFPA 855 ni qabul qilgan bo'lib, bu uning ruxsat etish uchun de-fakto talabga aylanishini anglatadi.

Material tanlovi va faol nazoratni takomillashtirish

Nima uchun litiy-temir-fosfat (LFP) quvvat manbalarini saqlash batareyalari uchun xavfsizroq quyosh energiyasi saqlashda afzal kimyoviy tarkib hisoblanadi

LFP — ya'ni Litium-Iron-Fosfat — bu hozirda quyosh energiyasini saqlash uchun aksariyat yechimlarda tanlanadigan variant bo'lib, uning issiqlikka barqarorligi tufayli shunday bo'lmoqda. Bu materialning maxsus olivin kristallik tuzilishi unga juda yuqori haroratlarda ham kislorodni chiqarib yubormaslik qobiliyatini beradi. Shu sababli LFP batareyalari nikel yoki kobalt asosidagi batareyalarga qaraganda ancha xavfsizroq bo'ladi, chunki ular osonroq olovga tutuladi. Haqiqiy maydon hisobotlariga ko'ra, LFP texnologiyasidan foydalangan o'rnatmalar da'vo etilgan olov hodisalari sonini taxminan 60 foizga kamaytirgan. Boshqa afzalliklar ham mavjud. Bu batareyalar ishlash muddati davomida ko'proq zaryadlash-sikllarini bardosh beradi, ulardagi kuchlanish vaqt o'tishi bilan deyarli doimiy qoladi va ular 55 °C gacha bo'lgan issiq sharoitlarda ham ishonchli ishlaydi. Bu haroratga chidamlilik quyosh panellari uy tomog'ida yoki ochiq havoda o'rnatilganda, ya'ni issiqlik muammo sifatida paydo bo'lganda, juda muhim ahamiyatga ega.

Masofaviy termovizion kuzatuv, sun'iy intellektga asoslangan nozikliklarni aniqlash va avtomatlashtirilgan ogohlantirish

Faol nazorat apparat va BMS nazorati tashqarisida muhim qo‘shimcha himoya qatlamini qo‘shadi:

• Infratizim termal tasvir sirt haroratini doimiy, aloqasiz xaritalashni ta'minlab, issiqlik markazlarini ular kengayib ketishidan oldin aniqlaydi.
• AI asosidagi tahlil kuchlanish siljishi, impedans o'zgarishlari va modullardagi issiqlik tendentsiyalarini korrelyatsiya qilish orqali porogga asoslangan signalizatsiyalar tomonidan ko'rinmaydigan noodatiy holatlarni belgilaydi.
• Avtomatlashtirilgan ogohlantirish texniklarga kontekstli diagnostika bilan birga ogohlantirishlarni yetkazadi, shu tufayli kichik chetlanishlar avariyaga aylanishidan oldin aralashuv amalga oshiriladi.
  Ushbu yondashuv quyosh energiyasi saqlash parklarida rejasiz to'xtatishlarni 34% ga kamaytiradi va reaktiv texnik xizmat ko'rsatish jadvallariga bo'lgan tayanishni sezilarli darajada pasaytirib, uzoq muddatli xavfsizlik va ishonchlilikni mustahkamlaydi.

Ko'p beriladigan savollar

• Litiy-ion quyosh energiyasi saqlash batareyalarida issiqlikning nazoratdan chiqishi nimaga sabab bo'ladi?

  Issiqlikning nazoratdan chiqishi batareya elementlaridagi ichki muammolar, tashqi shikastlanish yoki oddiy yashirin ishlash tufayli sodir bo'lishi mumkin. Bu, ko'pincha ichki qisqa tutashuvlar bilan boshlanadigan, muammoni yanada kuchaytiruvchi issiqlik zanjir reaksiyasini o'z ichiga oladi.

• UL 9540A sertifikati nima va u nima uchun muhim?

  UL 9540A sertifikati quyosh batareyali tizimlarda issiqlikni qo‘zg‘atishning tarqalishini baholash uchun keng ko‘lamli yong‘in sinovlarini o‘z ichiga oladi. Ushbu sertifikatga ega tizimlar modullar orasida issiqlik uzatilishini oldini olish uchun yong‘inbarron qopqoqlar va boshqa xavfsizlik xususiyatlarini o‘z ichiga oladi.

• Batareya boshqaruvi tizimi (BMS) batareyaning xavfsizligini qanday oshiradi?

  BMS batareyani ortiqcha zaryadlanish, ortiqcha razryadlanish, qisqa tutashuv va izolyatsiya nazoratini boshqaradi, shu bilan birga batareyaning optimal ishlashini ta’minlaydi va xavfli vaziyatlarni oldini oladi.

• Quyosh energiyasini saqlashda Litium-Iron-Fosfat (LFP) batareyalaridan foydalanishning afzalliklari nimalardir?

  LFP batareyalarining noyob tuzilishi ularning issiqlik barqarorligini ta’minlaydi, bu esa yong‘in xavfini kamaytiradi va nikelli yoki kobaltli boshqa kimyoviy tarkiblardan farqli o‘laroq, ularga uzunroq foydalanish muddati beradi.