Quản lý rủi ro an toàn toàn diện cho hệ thống lưu trữ năng lượng lithium quang điện

1. Các sự cố an toàn trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng vẫn đang gia tăng và đây là lý do tại sao.

Ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng đã đạt được những tiến bộ thực sự về vấn đề an toàn. Theo... Cơ sở dữ liệu sự cố hỏng hóc hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS) của EPRI Tỷ lệ sự cố đã giảm đáng kể từ năm 2018 đến năm 2023 — từ khoảng 9,2 sự cố trên mỗi GW công suất triển khai xuống còn khoảng 0,2. Đó là một sự cải thiện đáng kể.

Nhưng vấn đề nằm ở chỗ: tổng công suất lắp đặt đã tăng nhanh hơn nhiều so với mức độ cải thiện an toàn có thể bù đắp. Theo EESA, công suất lưu trữ năng lượng mới được lắp đặt trên toàn cầu đã đạt kỷ lục 103,5 GWh chỉ riêng trong năm 2023 — vượt qua toàn bộ tổng công suất tích lũy trong lịch sử là 101 GWh. Càng nhiều hệ thống được đưa vào sử dụng, càng có nhiều khả năng xảy ra sự cố, ngay cả với mức giá thấp hơn trên mỗi GW.

Năm 2024 chứng kiến Nhà máy sản xuất pin lithium bị cháy Tại Hwaseong, Hàn Quốc, hơn 20 công nhân thiệt mạng, trong khi các vụ cháy kho chứa hàng ở Pháp và Thụy Điển khiến công nhân tiếp xúc với khói độc hại - đây không phải là những sự cố riêng lẻ từ các thị trường quản lý kém; mà chúng xảy ra ở các nền kinh tế phát triển với các quy định an toàn đã được thiết lập.

Phân tích của EPRI cho thấy 65% ​​sự cố có thể bắt nguồn từ các vấn đề liên quan đến vận hành và tích hợp hệ thống, trong khi chỉ có 11% liên quan đến lỗi ở cấp độ tế bào hoặc mô-đun. Sự phân bố này cho thấy rõ: hầu hết các vụ cháy pin không chỉ là do xui xẻo. Chúng là kết quả của những quyết định được đưa ra trong quá trình thiết kế, tích hợp và triển khai hệ thống, điều đó có nghĩa là chúng phần lớn có thể phòng ngừa được nếu có quy trình phù hợp.

2. Rủi ro thực sự ẩn giấu ở đâu: Toàn bộ chuỗi từ tế bào đến hệ thống

Hầu hết người mua tập trung vào bảng thông số kỹ thuật sản phẩm cuối cùng. Nhưng rủi ro về an toàn trong một sản phẩm cụ thể cũng rất quan trọng. Hệ thống pin PV Nó không chỉ tồn tại ở một nơi, mà tích tụ trên ba lớp riêng biệt.

Rủi ro ở cấp độ tế bào

Cấu trúc cốt lõi của bất kỳ pin lithium-ion nào chính là tế bào. Các bộ phận phân tách giúp giữ cho điện cực âm và điện cực dương tách biệt trong pin lithium-ion; bất kỳ khiếm khuyết nào làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn này Điều này có thể dẫn đến hiện tượng đoản mạch bên trong, đặc biệt dễ xảy ra đối với các loại pin chất lượng thấp do bị nhiễm bẩn trong quá trình sản xuất, lớp phủ điện cực không đồng nhất hoặc công thức chất điện giải kém chất lượng.

Công nghệ LiFePO4 (lithium sắt photphat) thường được coi là lựa chọn an toàn nhất cho lưu trữ tĩnh do cấu trúc tinh thể ổn định nhiệt hơn so với các pin NMC hoặc NCA; tuy nhiên, ngay cả các nhà cung cấp có chất lượng thấp hơn cũng có thể tiềm ẩn rủi ro do kiểm soát chất lượng không nhất quán trong quá trình sản xuất pin.

Rủi ro tích hợp hệ thống

Đây là nơi phát sinh hầu hết các sự cố. Các linh kiện không tương thích, cách đấu dây kém, hệ thống thông gió không đầy đủ giữa các bộ phận. pin năng lượng mặt trời Các mô-đun không tương thích và giao thức truyền thông yếu giữa bộ pin và bộ biến tần đều tạo ra điều kiện khiến các vấn đề nhỏ trở nên nghiêm trọng. Sạc quá mức do không tương thích giữa các cell pin và bộ sạc, hoặc do hệ thống quản lý pin (BMS) được thiết kế kém, là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra hiện tượng quá nhiệt.

Rủi ro tại địa điểm và quá trình lắp đặt

Ngay cả một hệ thống được sản xuất tốt cũng có thể trở thành mối nguy hiểm nếu việc lắp đặt được thực hiện không đúng cách. Việc nối đất không chính xác, tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt, hư hỏng vật lý trong quá trình vận chuyển hoặc lắp đặt, và quản lý cáp không đúng cách đều thuộc loại này và chúng hiếm khi được đề cập trong bảo hành sản phẩm tiêu chuẩn.

3. Vai trò của các chứng chỉ và lý do tại sao chúng không đủ để thay thế hoàn toàn các chứng chỉ khác.

Các chứng nhận rất quan trọng. Chúng thiết lập một tiêu chuẩn cơ bản, chứng minh rằng sản phẩm đã được kiểm tra theo các tiêu chuẩn được công nhận và thường là điều kiện bắt buộc để thâm nhập thị trường ở một số khu vực nhất định. Dưới đây là bảng tham khảo nhanh các chứng nhận quan trọng nhất:

Đó là lý do tại sao việc xác minh chứng chỉ thôi chưa đủ để đảm bảo tính toàn diện của quy trình thẩm định. Chứng chỉ chỉ ra rằng sản phẩm đã vượt qua các bài kiểm tra trong điều kiện phòng thí nghiệm; nó không tiết lộ liệu lô sản phẩm thực tế của bạn có được sản xuất với độ nhất quán cao hay không, các tế bào từ cùng một nguồn có được kiểm tra trong lô này hay không, hoặc quá trình tích hợp có được hoàn tất chính xác hay không - do đó, việc xác minh chứng chỉ thôi không thể cung cấp đủ các bước kiểm tra thẩm định cần thiết.

Những dấu hiệu đáng ngờ cần lưu ý bao gồm các chứng chỉ không có số báo cáo kiểm nghiệm có thể truy xuất nguồn gốc, những chứng chỉ liệt kê các mẫu sản phẩm vượt quá số lượng thực tế đã được kiểm nghiệm, và các nhà cung cấp không thể cung cấp thông tin liên hệ của phòng thí nghiệm cấp chứng chỉ ban đầu để xác minh.

4. Điều gì phân biệt một viên pin đáng tin cậy với một viên pin tiềm ẩn rủi ro: Hệ thống quản lý pin (BMS) và thiết kế tản nhiệt.

Hai yếu tố kỹ thuật có ảnh hưởng lớn nhất đến độ an toàn thực tế của pin so với hầu hết các yếu tố khác: Hệ thống quản lý pin (Battery Management System) và thiết kế quản lý nhiệt.

Một hệ thống quản lý pin (BMS) tốt thực sự làm được những gì?

Hệ thống quản lý pin (BMS) đóng vai trò là tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại hiện tượng quá nhiệt. Một hệ thống BMS được thiết kế tốt sẽ liên tục giám sát điện áp, nhiệt độ và trạng thái sạc của pin, đồng thời ngắt quá trình sạc hoặc xả khi các thông số nằm ngoài phạm vi cho phép. Hiện tượng sạc quá mức có thể xảy ra do sự không tương thích giữa pin và bộ sạc hoặc do thiết kế BMS kém; do đó, chất lượng của BMS có liên quan trực tiếp đến kết quả an toàn.

Đối với hệ thống lưu trữ năng lượng dân dụng hoặc thương mại & công nghiệp , hệ thống quản lý pin (BMS) tối thiểu phải bao gồm các chức năng sau:

• Cân bằng điện thế giữa các cell (chủ động hoặc thụ động) để ngăn ngừa sự chênh lệch điện áp giữa các cell.
• Bảo vệ quá dòng và ngắn mạch
• Theo dõi nhiệt độ tại nhiều điểm bên trong gói hàng
• Các giao thức truyền thông (CAN, RS485, v.v.) cho phép biến tần phản hồi các cảnh báo về pin.
• Theo dõi tình trạng sức khỏe (SOH) trong suốt vòng đời của hệ thống.

Ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt

Hiện tượng quá nhiệt là một phản ứng dây chuyền nguy hiểm, không kiểm soát được, trong đó... pin lithium Pin quá nóng, tạo ra một vòng phản hồi giải phóng thêm năng lượng và gây ra các đợt tăng nhiệt độ tiếp theo. Một dấu hiệu cảnh báo sớm và quan trọng của hiện tượng quá nhiệt là sự thoát khí - sự giải phóng các khí độc hại hoặc có hại từ bên trong chất điện phân khi thành phần của nó bị phân hủy theo thời gian.

Thiết kế tản nhiệt tốt cần giải quyết vấn đề này ngay từ đầu: khoảng cách giữa các cell đủ rộng để tản nhiệt, vật liệu vỏ chống cháy và đường thông gió rõ ràng dẫn khí ra xa các cell khác. Trong các hệ thống gắn trên giá đỡ có công suất cao hơn, hệ thống làm mát chủ động hoặc tấm tản nhiệt đang ngày càng trở thành tính năng tiêu chuẩn.

5. Cách đánh giá nhà sản xuất pin năng lượng mặt trời trước khi đặt hàng

Lựa chọn đúng đắn nhà sản xuất pin mặt trời Đây là đòn bẩy trực tiếp nhất mà nhóm mua sắm có thể sử dụng để kiểm soát an toàn hệ thống. Dưới đây là danh sách kiểm tra thực tế:

Xác minh chứng nhận ở cấp độ lô hàng

Hãy yêu cầu báo cáo thử nghiệm thay vì hình ảnh chứng nhận, và đảm bảo số hiệu sản phẩm khớp chính xác với số hiệu trên đơn đặt hàng của bạn. Đối với các đơn hàng lớn, hãy yêu cầu kiểm tra độc lập bởi SGS hoặc một tổ chức tương đương khác tại nhà máy trước khi giao hàng.

Hãy hỏi về việc tìm nguồn cung cấp tế bào

Hãy tìm hiểu xem các bộ pin được sử dụng thuộc nhãn hiệu hoặc loại cell nào. Các cell loại A từ các nhà sản xuất uy tín có tỷ lệ lỗi thấp hơn đáng kể so với các cell không đạt tiêu chuẩn hoặc cell tái chế. Một số nhà cung cấp trộn lẫn các loại cell khác nhau — hãy làm rõ điều này bằng văn bản trước khi đặt hàng.

Kiểm tra khả năng tương thích hệ thống

Nếu bạn đang tích hợp pin với một thương hiệu biến tần cụ thể, hãy xác nhận rằng giao thức truyền thông BMS đã được kiểm tra với biến tần đó. Các vấn đề về khả năng tương thích ở cấp độ này là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra lỗi tích hợp trong thực tế.

6. Lắp đặt và Hậu mãi: Chặng cuối cùng đảm bảo an toàn

Một sản phẩm tốt vẫn có thể trở thành vấn đề nếu việc cài đặt và hỗ trợ liên tục không được xử lý tốt. Đây là giai đoạn mà các nhóm mua sắm thường đánh giá thấp nhất.

Hướng dẫn lắp đặt tốt bao gồm những gì?

Các nhà sản xuất có trách nhiệm cung cấp tài liệu rõ ràng bao gồm các yêu cầu về khoảng cách tối thiểu giữa các thiết bị, thông số kỹ thuật nối đất, khuyến nghị về kích thước cáp, phạm vi nhiệt độ môi trường và danh sách kiểm tra vận hành. Nếu nhà cung cấp không thể cung cấp những thông tin này, đó là một tín hiệu cần được xem xét nghiêm túc.

Hỗ trợ sau bán hàng như một yếu tố an toàn

Hệ thống pin sẽ xuống cấp theo thời gian, và cách nhà cung cấp phản hồi khi có sự cố xảy ra cũng quan trọng không kém chất lượng sản phẩm ban đầu. Những điều cần xác nhận trước khi ký hợp đồng:

• Điều khoản bảo hành và phạm vi bảo hành cụ thể (suy giảm dung lượng, hỏng pin, lỗi hệ thống quản lý pin - BMS)
• Khả năng giám sát từ xa — hệ thống có báo cáo dữ liệu có thể cảnh báo sớm hay không?
• Cam kết hỗ trợ kỹ thuật tại địa phương hoặc thời gian phản hồi cho khu vực của bạn

Đối với người mua tìm nguồn cung ứng với số lượng lớn, việc yêu cầu tham khảo từ các khách hàng hiện tại trong các lĩnh vực hoặc ứng dụng tương tự là một trong những bước thẩm định hiệu quả nhưng thường bị bỏ qua nhất.

Phần kết luận

An toàn trong các dự án lưu trữ năng lượng lithium quang điện không chỉ được quyết định bởi một quyết định duy nhất; mà là sự tích lũy của các quyết định được đưa ra ở mỗi giai đoạn, từ việc lựa chọn nhà sản xuất đến việc vận hành tại công trường. Foxtech Solar Công ty đã sản xuất các sản phẩm năng lượng mặt trời từ năm 2017 tại ba nhà máy chuyên dụng, với các sản phẩm đa dạng bao gồm pin LiFePO4, biến tần, tấm pin mặt trời và hệ thống quang điện hoàn chỉnh, được hỗ trợ bởi các chứng nhận TUV CE RoHS ISO 14001 SGS Saber Inmetro - vì vậy, nếu bạn cần hỗ trợ lựa chọn nhà cung cấp cho dự án tiếp theo của mình và muốn được hỗ trợ về thông số kỹ thuật, chứng nhận hoặc giá bán sỉ, vui lòng liên hệ qua email hoặc WhatsApp!

FAQ

Câu 1: LiFePO4 có thực sự an toàn hơn các loại hóa chất lithium khác khi dùng để lưu trữ năng lượng mặt trời không?
Vâng, thông thường là vậy. Cấu trúc hóa học của LiFePO4 giúp nó ổn định nhiệt hơn so với các vật liệu cạnh tranh, có nghĩa là nó ít bị hiện tượng quá nhiệt trong điều kiện khắc nghiệt như sạc quá mức hoặc nhiệt độ cao - điều này giải thích tại sao LiFePO4 được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng cố định.

Câu 2: Tôi nên tìm kiếm thông số kỹ thuật tối thiểu nào cho hệ thống quản lý pin (BMS) trong một hệ thống lưu trữ thương mại?
Các yêu cầu tối thiểu cần bao gồm giám sát nhiệt độ đa điểm, cân bằng điện áp tế bào, bảo vệ quá dòng/ngắn mạch, giao tiếp biến tần thông qua CAN hoặc RS485, theo dõi trạng thái hoạt động (SOH) như một tính năng quản lý đội ngũ dài hạn hữu ích.

Câu 3: Tôi có cần các chứng chỉ khác nhau tùy thuộc vào địa điểm bán hàng hoặc lắp đặt không?
Đúng vậy. Chứng nhận CE và RoHS thường cần thiết ở châu Âu; chứng nhận UL có thể hữu ích ở Bắc Mỹ; chứng nhận Inmetro cần thiết ở Brazil trong khi Saber có liên quan ở Ả Rập Xê Út. Hãy đảm bảo nhà cung cấp của bạn cung cấp các chứng nhận phù hợp với thị trường mục tiêu trước khi đặt hàng.

Câu 4: Chế độ bảo hành pin thực chất nên bao gồm những gì?
Chế độ bảo hành có ý nghĩa bao gồm cả các lỗi vật lý và khả năng duy trì dung lượng (ví dụ: 80% dung lượng sau một số chu kỳ hoặc năm sử dụng nhất định). Chế độ bảo hành chỉ bao gồm "lỗi sản xuất" mà không đảm bảo dung lượng sẽ chỉ mang lại sự bảo vệ hạn chế.