電池儲能系統(tǒng)或面臨一定弧閃危險
時間:2020-01-09 10:34來源:能源100 作者:綜合報道
點擊:
次
如今，隨著可再生能源的廣泛應(yīng)用，電池儲能系統(tǒng)的部署需求顯著增長。雖然術(shù)發(fā)展迅速，但儲能系統(tǒng)設(shè)計仍處于起步階段。美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）發(fā)表了一篇題目為《大型電池儲能系統(tǒng)中的弧閃危害計算和緩解》的論文，對電池儲能系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性和所需的技術(shù)創(chuàng)新，以及缺乏有關(guān)短路電流計算和安全性的統(tǒng)一標準進行了闡述，從根本上說明了精確計算電池儲能系統(tǒng)產(chǎn)生的電弧電流到迄今為止一直都很困難的原因。
電弧閃光是電弧引起能量釋放的危險狀況，而弧閃通常發(fā)生在帶電導(dǎo)體之間的電氣絕緣破壞或不能再承受施加電壓的時候。而大功率電器設(shè)備發(fā)生短路事故時產(chǎn)生電弧的能量也很高。
行業(yè)廠商提供的弧閃繼電器通過尋找閃光和電流的組合來檢測正在發(fā)生的弧閃事件，光學傳感器和可調(diào)節(jié)的跳閘級別通過設(shè)置環(huán)境光線的閾值來減少跳閘的機率。
隨著鋰離子電池容量不斷增加，發(fā)生弧閃事件的風險也隨之增加。為了最大程度地利用每塊電池的容量，并提供更長的放電時間，儲能廠商正與電池供應(yīng)商合作研究和開發(fā)提高電池的容量。
為了提高競爭力，并降低成本，必須減少弧閃。全球儲能市場正在迅速增長，一些調(diào)研機構(gòu)預(yù)測，到2040年全球儲能市場的裝機容量將達到1,095 GW。在此期間，全球儲能投資將增長至6,200億美元。
當故障電流通過氣隙并產(chǎn)生高度電離的氣體時，就會發(fā)生弧閃。弧閃會產(chǎn)生比太陽表面溫度更高的溫度，其爆炸時速達到700英里/小時以上，爆炸壓力超過2000磅/平方英寸（甚至高于霰彈槍）。工作人員面臨的危險程度取決于故障電流、工作距離和電路中過電流保護裝置的斷開時間。
如果在480伏的電力系統(tǒng)中發(fā)生電流為20,000安的相間故障，那么產(chǎn)生的持續(xù)時間為200毫秒的電弧釋放的能量為192萬焦耳（480V×20,000 A×200ms）。作為比較，TNT炸藥爆炸時釋放的能量為每克為2175焦耳，因此，一次電弧閃光相當于863克TNT炸藥爆炸。
根據(jù)美國職業(yè)安全與健康局（OSHA）的研究，弧閃事故造成的傷亡約占電氣事故的80％，即使沒有工作人員受傷，弧閃也會損壞電氣設(shè)備，并導(dǎo)致成本高昂的更換組件和電力系統(tǒng)停機時間。
從直流電池組的組合輸出饋入逆變器的高電壓直流電源存在弧閃危險。將多個電池組的電力輸出釋放到匯流箱中時，它們還可以產(chǎn)生足夠的直流電壓來引發(fā)電弧。交流電源的電壓過零特性會幫助交流電產(chǎn)生的電弧自行熄滅，而由電池組產(chǎn)生的直流電弧則不會自動熄滅。
儲能系統(tǒng)的弧閃危險計算有所不同
幾乎每種類型的儲能系統(tǒng)都能快速釋放故障電流。但是，使用鋰離子電池的儲能系統(tǒng)具有更快的能量需求響應(yīng)。
弧閃的危險嚴重程度是通過計算潛在的入射能量來確定的。
IEEE 1584指南（進行弧閃危險計算的指南）可用于確定電弧危險距離和入射能量。
與交流系統(tǒng)中的弧閃相比，對于直流弧閃的研究較少，也了解得更少。弧閃計算器可用于確定如何減少儲能設(shè)施中的入射能量。弧閃計算確定了最大可能的入射能量。但是，與只使用過電流保護裝置時所預(yù)期的相比，一些直觀上可能不明顯的因素可能會導(dǎo)致更高的入射能量水平：
電池壽命：隨著電池老化，其內(nèi)部阻抗會增加。這會導(dǎo)致較低的閃弧電流，這實際上會導(dǎo)致較高的能量，因為過電流保護設(shè)備需要更長的時間才能工作。
充電狀態(tài)：部分耗盡的電池組可能不會產(chǎn)生足夠的短路電流熔斷保險絲或操作其他過流保護設(shè)備，但可能有足夠的電流產(chǎn)生電弧。
電池組：電池組的弧閃將從并聯(lián)的其他電池組供電。
電池柜將能量從柜門中導(dǎo)出。因此，在弧閃事故中，大型電池柜使工作人員暴露在更多的入射能量下，這既難以控制故障，也可能使工作人員在典型的兩秒鐘窗口內(nèi)難以自救。
電池儲能系統(tǒng)中的弧閃抑制
為了減輕弧閃的危害，弧閃繼電器檢測來自弧閃的閃光，并在幾毫秒內(nèi)將跳閘信號發(fā)送到上游斷路器（如果是高質(zhì)量的繼電器）。這樣可以防止電弧發(fā)展為全面的災(zāi)難性事件。
為了安裝弧閃繼電器系統(tǒng)，將光傳感器安裝在設(shè)備的內(nèi)部，內(nèi)部還安裝逆變器及其相關(guān)的母線，而電源母線是引起電弧的起源。逆變器內(nèi)部的功率半導(dǎo)體設(shè)備通常會發(fā)生故障，但其連接器可能會無法接地并引起弧閃。
弧光繼電器即使在電量低時也能提供可靠的保護。只使用弧閃繼電器而不是僅依靠過電流保護裝置，就可以為儲能系統(tǒng)在其整個生命周期內(nèi)始終保持較低的入射能量。
可以通過使用弧閃繼電器監(jiān)控和保護電池組，該繼電器將向?qū)㈦姵亟M與電源線斷開連接的裝置發(fā)送跳閘信號。在進行維護時，允許工作人員斷開電池組各部分的裝置進一步減少了可用的入射能量。
弧閃繼電器可以保護安裝和維護電池的工作人員，并避免或減少高昂的工傷費用，其中包括美國職業(yè)安全與健康局（OSHA）的罰款和訴訟。例如，美國職業(yè)安全與健康管理局通報的一起事故發(fā)生在一個風力渦輪機內(nèi)部，并導(dǎo)致一名技術(shù)人員因電弧閃光而嚴重燒傷。因此遭受37.8萬美元的罰款。采用弧閃繼電器可以防止電池儲能設(shè)備的損壞。
電池儲能系統(tǒng)不僅僅是電源關(guān)鍵設(shè)備，還提供其他好處和輔助服務(wù)，其中包括負載均衡、調(diào)節(jié)儲備、輸電和配電基礎(chǔ)設(shè)施延遲以及頻率調(diào)節(jié)。這些好處可以提供電池儲能系統(tǒng)對公用事業(yè)公司的價值，而減少弧閃事件對于儲能部署至關(guān)重要。
(責任編輯：子蕊)
免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯(lián)盟無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實，對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請在一周內(nèi)進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
凡本網(wǎng)注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請在一周內(nèi)進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡
-
鋰電動車的鋰電池充電、維護和使用注意事項
2023-01-20 08:27 -
新能源車電池退役后如何變廢為寶？深圳供電局研究成果有妙招
2021-10-22 14:40 -
變廢為寶！我科學家實現(xiàn)廢舊瀝青“秒變”大型儲能電池電極材料
2021-10-21 10:52 -
美國計劃2021-2024將新增部署14.5GW儲能電池
2021-10-11 19:18 -
到2040年歐洲電池儲能規(guī)模有望達到89GW
2020-06-04 10:53 -
預(yù)計到2025年全球電池儲能系統(tǒng)累計裝機將達64.3GW/179GWh
2020-04-22 08:37 -
2019年德國電池儲能累計規(guī)模達1.1GW 同比增長41%
2020-03-19 09:26 -
研究認為到2030年電池儲能系統(tǒng)將下降66%～80%
2020-02-10 09:40 -
2030年美國加州電池儲能裝機量將達11GW以上
2019-11-19 13:14
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
專題
相關(guān)新聞
-
鋰電動車的鋰電池充電、維護和使用注意事項
2023-01-20 08:27 -
新能源車電池退役后如何變廢為寶？深圳供電局研究成果有妙招
2021-10-22 14:40 -
變廢為寶！我科學家實現(xiàn)廢舊瀝青“秒變”大型儲能電池電極材料
2021-10-21 10:52 -
美國計劃2021-2024將新增部署14.5GW儲能電池
2021-10-11 19:18 -
到2040年歐洲電池儲能規(guī)模有望達到89GW
2020-06-04 10:53 -
預(yù)計到2025年全球電池儲能系統(tǒng)累計裝機將達64.3GW/179GWh
2020-04-22 08:37 -
2019年德國電池儲能累計規(guī)模達1.1GW 同比增長41%
2020-03-19 09:26
本月熱點
-
2024鋰電池行研報告
2024-05-24 18:59 -
多個鋰電項目終止，重磅文件引導(dǎo)企業(yè)單純擴大產(chǎn)能！
2024-05-15 19:12 -
小米入局電池制造，與寧德時代成立合資公司！
2024-05-20 19:05 -
攜手多地政府，這家企業(yè)5月三大電池項目開工/簽約!
2024-05-21 18:46 -
重磅！新能源突傳三大利好！固態(tài)電池賽道即將爆發(fā)
2024-05-28 18:18 -
投資超25億元！這家鋰電企業(yè)擬在美國建設(shè)電池化學品項目
2024-05-22 19:20 -
又一10GWh項目開工，固態(tài)電池距離產(chǎn)業(yè)化還要多久？
2024-05-11 19:17 -
寧德時代、比亞迪、中創(chuàng)新航共同供貨蔚來“樂道”？
2024-05-09 18:48
©2017 版權(quán)所有 綠色智匯能源技術(shù)研究院 華杰永泰科技（北京）有限公司 承辦 Power by DedeCms
價值成就行業(yè)品牌！竭誠為您提供最新最熱的資訊
京ICP備2024061100號
價值成就行業(yè)品牌！竭誠為您提供最新最熱的資訊
京ICP備2024061100號
微信公眾號