锂离子储能是实现可持续和无排放能源的领先储能技术之一. 近年来, 由于它们的功率密度, 表演。, 经济优势, 锂离子电池储能系统(BESS)在住宅调峰和电网支持方面的使用有所增加, 商业, 工业, 以及公用事业应用. 自2019年以来，BESS能源容量增长了 在美国增长了200%以上.S.预计到2022年，开发商和运营商将增加至少9gw的产能.
与锂离子电池相关的爆炸风险
不幸的是，作为的使用 锂离子电池储能系统 膨胀、现场故障导致火灾、爆炸和有毒物质暴露变得更加普遍. 尽管这项技术被认为是安全的，而且还在不断改进, 锂离子电池含有易燃电解质，当电池损坏时，会产生独特的危险. 收费过高, 过热, 和热, 机械, 电的滥用会造成短路，导致热失控和热能和电化学能量的突然释放. 在放热反应过程中, 产生大量易燃和潜在有毒的电池气体并释放到BESS外壳中. 释放的气体主要含有氢, 哪一种在各种条件下都是高度易燃的. 这可能会在电池室或储存容器内造成爆炸性气氛.
NFPA 855/69锂离子BESS爆炸控制要求
解决与锂离子储能相关的安全问题, NFPA 855和其他几个消防规范要求任何小型ISO容器或更大尺寸的BESS都提供某种形式的爆炸控制. 这包括步入式单元，柜式BESS和建筑物. 实现这一目标的一种方法是为BESS配备符合NFPA 69要求的防爆系统.
NFPA 69要求，对于所有可预见的操作条件和材料负载变化，BESS外壳内的可燃浓度保持在或低于可燃下限(LFL)的25%. 为了达到这个标准, 机械排气通风/吹扫系统通常用于从ESS空间中去除可燃电池气体，并通过进气百叶替换为清洁空气. 根据NFPA 69标准，通常首选模拟来确定防爆系统是否可以有效地降低气体浓度.
利用计算流体力学(CFD)爆炸模拟设计BESS防爆系统
CFD方法可以帮助基于性能的防爆系统设计包含排气系统. CFD是一种模拟工具，它根据流体运动的规律(如流体动力学)对流体流动现象进行预测.e.(质量、动量和能量). 经常用于模拟易燃气体的意外释放, CFD模拟可以帮助证明气体释放随时间和空间的变化. 相对于解析稳态方法的一个优点是CFD模拟可以捕捉到事件的初始瞬态. 这为所需的检测时间提供了重要的见解.
在CFD模拟中，可以使用多种度量来量化全局参数, 例如在一个外壳内的体积分数和质量. 另外, 显示最小燃点和可燃性上限(UFL)之间的气云可以帮助量化可燃性云的大小. 这些详细信息有助于了解某一情景的后果和设计缓解措施, 如气体检测和防爆系统.
工艺安全 处理易燃流体和易爆粉尘的彩宝网通常会使用CFD来设计防爆系统. 涉及泄漏的不同场景, 浮力泄漏, 在CFD爆炸模拟中，动量驱动的泄漏和安全壳的突然丢失可以用源项来规定. 这些不同的泄漏场景需要对可燃流体有深入的了解, 储存和操作条件, 以及相关的危害. 设计BESS防爆系统的关键挑战是量化可以描述热失控事件中电池气体释放的源项. 因此, 如UL 9540A测试的全尺寸火灾测试数据是气体释放模型的重要输入.
CFD方法可以扩展到设计任何ESS外壳的防爆系统. 结果还可以提供可燃和有毒物质的可控释放率，这对急救人员和评估环境影响有用. 点击 在这里 了解更多彩宝网的专家如何协助能源存储系统的设计.