การเก็บกักพลังงานทางเคมีไฟฟ้าได้ก้าวจากความสนใจในห้องปฏิบัติการไปสู่โครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญในเวลาเพียงไม่กี่ปี. อย่างไรก็ตาม เมื่อการติดตั้งระบบลิเธียม-ไอออนในระดับสาธารณูปโภคขยายตัวไปสู่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและความจุที่ใหญ่ขึ้น อุตสาหกรรมกำลังเรียนรู้อย่างยากลำบากว่าเคมีของแบตเตอรี การออกแบบระบบ การปฏิบัติการ และการเตรียมพร้อมในกรณีฉุกเฉินจำเป็นต้องถูกออกแบบร่วมกัน. บทความนี้ได้สรุปถึงอันตรายหลักที่ยังคงมีอยู่ใน สถานีเก็บกักพลังงานไฟฟ้า, วิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริงซึ่งเปิดเผยจากเหตุการณ์จริง และนำเสนอการแก้ไขที่เป็นรูปธรรมและได้รับการพิสูจน์แล้วในอุตสาหกรรม — ปรับปรุงให้ทันสมัยตามเทคโนโลยีและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในปัจจุบัน

สิ่งที่ทำให้ผู้ปฏิบัติงานนอนไม่หลับ: อันตรายหลัก

การติดตั้งลิเธียมไอออนขนาดใหญ่จะรวมพลังงานไว้ในโมดูลขนาดกะทัดรัด เมื่อเคมีของเซลล์ ความเสียหายทางกล หรือการล้มเหลวของระบบเสริมทำให้เกิดจุดร้อนในท้องถิ่น ปฏิกิริยาลูกโซ่การเผาไหม้ร้อนเกินควบคุมอาจตามมา: ความร้อนทำให้เกิดการสลายตัวแบบปล่อยความร้อนของชั้น SEI และอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งก่อให้เกิดก๊าซที่ติดไฟได้และเป็นพิษที่แพร่กระจายไปยังเซลล์หรือโมดูลที่อยู่ใกล้เคียงผลลัพธ์คือการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว การระบายแก๊สไวไฟ และหากไม่ได้รับการควบคุม การลุกลามของไฟไปยังโมดูลที่จัดเรียงหรือห้องโดยสารสำเร็จรูป กระบวนการเหล่านี้เป็นทั้งทางเคมีและทางกายภาพ และสามารถเกิดขึ้นเร็วกว่าการดับเพลิงด้วยวิธีแมนนวล หากโรงงานไม่ได้รับการเตรียมพร้อม

นอกเหนือจากเคมีแล้ว จุดอ่อนในระบบทั่วไปที่พบบ่อย ได้แก่ การจัดการวงจรชีวิตที่ไม่สมบูรณ์สำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่ การเลือกอุปกรณ์และการทดสอบระบบที่ไม่สม่ำเสมอ การระบายอากาศและการปิดผนึกไฟที่ไม่เพียงพอในหน่วยที่บรรจุในตู้คอนเทนเนอร์ และการล้มเหลวของระบบโทรมาตรหรือการตรวจสอบที่ล่าช้าในการตรวจจับและตอบสนอง รายงานสาธารณะแสดงให้เห็นถึงเหตุการณ์การเก็บกักพลังงานหลายสิบครั้งทั่วโลกตั้งแต่ปี 2018 เป็นต้นมา ซึ่งชี้ให้เห็นว่าปัญหานี้ไม่ใช่เรื่องสมมติ

บทเรียนจากความล้มเหลวที่เกิดขึ้นจริง

เหตุการณ์ที่ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีแสดงให้เห็นว่าความล้มเหลวเล็กๆ สามารถสะสมจนกลายเป็นปัญหาใหญ่ได้อย่างไร การรั่วไหลในวงจรระบายความร้อนด้วยของเหลวทำให้เกิดการอาร์คทางไฟฟ้าภายในโมดูลแบตเตอรี่สำเร็จรูป ซึ่งนำไปสู่การเกิดภาวะความร้อนเกินควบคุมในหน่วยนั้น การส่งข้อมูลระยะไกลและการตรวจสอบจากระยะไกลไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากอุปกรณ์ออฟไลน์สำหรับการทดสอบและระบบความปลอดภัยที่สำคัญถูกปิดใช้งาน ไฟได้ลุกลามจากโมดูลแรกไปยังโมดูลข้างเคียง โดยวัสดุชั้นบนและเส้นทางระบายความร้อนช่วยเร่งการลุกลามของไฟจุดเดียวที่เกิดข้อผิดพลาดจากมนุษย์หรือกระบวนการ (การปิดการตรวจสอบและระบบทำความเย็นที่ไม่มีความทนทาน) กลายเป็นปัจจัยหลักที่นำไปสู่การขยายตัวของปัญหา ในการปฏิบัติสมัยใหม่ เราแทนที่ชื่อแบรนด์ที่สามารถระบุได้ด้วยการอ้างอิงผู้ขายที่เป็นกลาง เช่น RICHYE เมื่อพูดถึงบทเรียนเฉพาะของผู้จัดหา เพื่อให้ความสนใจอยู่ที่การออกแบบระบบมากกว่าการตำหนิผู้ขาย

การแก้ไขในทางปฏิบัติ: การออกแบบและฮาร์ดแวร์

1. การกักเก็บและการระบายอากาศ: หน่วยแบตเตอรี่แบบบรรจุในตู้หรือแบบห้องโดยสารต้องรวมถึงระบบระบายอากาศกันระเบิดที่มีขนาดเหมาะสมเพื่อระบายอากาศภายในทั้งหมดให้หมดภายในระยะเวลาที่กำหนดไว้อย่างสั้น เพื่อป้องกันการสะสมของไฮโดรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ หรือไฮโดรคาร์บอน เส้นทางระบายอากาศต้องได้รับการออกแบบเพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างเขตจุดระเบิดใกล้กับช่องระบาย และป้องกันการลุกลามระหว่างตู้ที่อยู่ติดกัน

2. สถาปัตยกรรมแบบแยกส่วน นำการแยกทางกายภาพและอุปสรรคไฟในระดับโมดูลมาใช้เพื่อป้องกันการล้มเหลวแบบต่อเนื่อง ออกแบบชั้นวางและตู้ให้สามารถแยกโมดูลที่ล้มเหลวออกจากกันได้อย่างเป็นระบบทั้งทางกลและทางความร้อน โดยไม่ทำให้โมดูลที่อยู่ใกล้เคียงสัมผัสกับเปลวไฟหรือกระแสแก๊สร้อนโดยตรง

3. การปิดผนึกไฟอย่างแน่นหนาสำหรับท่อร้อยสายไฟ: ช่องทะลุระหว่างช่องแบตเตอรี่กับระบบภายนอกเป็นจุดอ่อนที่พบได้บ่อย ใช้ตัวกั้นไฟที่ได้รับการรับรอง ซีลกันแก๊ส และตัวหน่วงไฟที่มีการตรวจสอบ เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของช่องแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะไฟไหม้

4. ระบบทำความเย็นสำรองและการตรวจจับการรั่วไหล: เมื่อใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว ให้ออกแบบวงจรสำรองและระบบแยกการรั่วไหลโดยอัตโนมัติ เพิ่มการตรวจสอบการไหลและความดันแบบเรียลไทม์ที่สามารถสั่งปิดระบบโดยอัตโนมัติเมื่อพบสัญญาณผิดปกติ สำหรับระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ให้ติดตั้งพัดลมหลายตัวที่ทำงานอิสระกัน โดยมีรูปแบบการล้มเหลวที่พิสูจน์แล้วและสามารถทำงานได้ในสภาวะที่มีควัน

5. การระงับการเผาไหม้เชิงรุกและการทำความเย็นจากระยะไกล: การระงับเพลิงด้วยน้ำแบบดั้งเดิมอาจไม่มีประสิทธิภาพหรือมีความเสี่ยงเมื่อใช้กับไฟลิเธียม การติดตั้งระบบสมัยใหม่จะผสมผสานการระงับเพลิงด้วยละอองลอย การพ่นละอองน้ำพร้อมระบบควบคุมการไหลที่เหมาะสม และระบบฉีดสารหล่อเย็นระดับโมดูลแบบแอคทีฟที่ออกแบบมาเพื่อดับการลุกลามของความร้อนเฉพาะจุด การออกแบบระบบระงับเพลิงทุกรูปแบบต้องผ่านการทดสอบในระดับเต็มรูปแบบและบูรณาการร่วมกับกลยุทธ์การระบายอากาศและการกักเก็บ

ซอฟต์แวร์, การตรวจสอบ, และการดำเนินงาน

1. การวัดระยะไกลและการตรวจสอบสุขภาพแบบต่อเนื่องตลอดเวลา: ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ต้องให้ข้อมูลระดับเซลล์ที่มีความแม่นยำสูง และข้อมูลดังกล่าวต้องถูกส่งอย่างต่อเนื่องไปยังศูนย์ปฏิบัติการทั้งในสถานที่และระยะไกล (พร้อมระบบสำรองที่ปลอดภัย) การปิดระบบส่งข้อมูลระยะไกลเพื่อการทดสอบหรือบำรุงรักษาต้องเป็นไปตามขั้นตอนที่เข้มงวดและสามารถตรวจสอบได้ ซึ่งรวมถึงการมีส่วนร่วมของบุคลากรในสถานที่และการเฝ้าระวังสำรอง

2. การตรวจจับความผิดปกติด้วยระบบปัญญาประดิษฐ์: ใช้แบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่องที่ได้รับการฝึกฝนจากข้อมูลปกติของอุณหภูมิ, แรงดันไฟฟ้า, ความต้านทาน, และเสียงเพื่อตรวจจับสัญญาณเตือนก่อนเกิดการลุกลามของอุณหภูมิได้เร็วกว่าการแจ้งเตือนที่ใช้เกณฑ์ค่าขีดจำกัด แบบจำลองเหล่านี้สามารถลดการแจ้งเตือนผิดพลาดและให้ความสำคัญกับเหตุการณ์จริงสำหรับผู้ปฏิบัติงานได้

3. การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์และดิจิทัลทวินส์: นำการวิเคราะห์เชิงคาดการณ์มาใช้เพื่อกำหนดตารางการบำรุงรักษา ก่อนที่การเสื่อมสภาพของส่วนประกอบจะถึงระดับวิกฤต โมดูลดิจิทัลทวินช่วยให้สามารถจำลองสถานการณ์ต่างๆ (เช่น การรั่วไหลของสารหล่อเย็น + พัดลมขัดข้อง) เพื่อให้สามารถทดสอบความเครียดของมาตรการป้องกันและระบบป้องกันการทำงานผิดพลาดได้โดยไม่ต้องนำฮาร์ดแวร์ออกจากระบบ

4. รายการตรวจสอบการว่าจ้างและการดำเนินงาน: บังคับใช้ขั้นตอนการทดสอบระบบอย่างครอบคลุมที่ตรวจสอบการส่งสัญญาณทางไกลของระบบบริหารจัดการอาคาร (BMS) ความพร้อมของระบบดับเพลิง การทำงานของระบบระบายอากาศ และการแยกไฟฟ้า การบายพาสชั่วคราวใดๆ ต้องมีการบันทึกและกำหนดระยะเวลาการใช้งานพร้อมการเปิดใช้งานอัตโนมัติ

ปัจจัยมนุษย์ การฝึกอบรม และการตอบสนองต่อเหตุฉุกเฉิน

ระบบทางเทคนิคเป็นสิ่งจำเป็นแต่ไม่เพียงพอ การฝึกอบรมพนักงาน ขั้นตอนการปฏิบัติงานฉุกเฉินที่ชัดเจน และการฝึกซ้อมร่วมกับหน่วยดับเพลิงในพื้นที่อย่างประสานงานกันเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง นักดับเพลิงต้องได้รับการชี้แจงเกี่ยวกับอันตรายเฉพาะของระบบลิเธียม (การเกิดก๊าซพิษ ความเสี่ยงของการเกิดไฟลุกขึ้นมาใหม่) และต้องได้รับอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่เพียงพอและแผนการระบายอากาศ คู่มือการตอบสนองต่อเหตุการณ์ควรรวมถึงการแยกตัวจากระยะไกล การระบายอากาศที่ควบคุมได้ และกลยุทธ์การกักกันที่ให้ความสำคัญกับการป้องกันการลุกลามมากกว่าการโจมตีภายในอย่างรุนแรง

การจัดซื้อจัดจ้าง, มาตรฐาน, และการกำกับดูแลวงจรชีวิต

เลือกซัพพลายเออร์และผู้รวมระบบที่สามารถแสดงข้อมูลการทดสอบเต็มรูปแบบสำหรับพฤติกรรมการระงับและแพร่กระจายความร้อนได้ ต้องมีเอกสารที่แสดงว่าเซลล์และโมดูลเป็นไปตามมาตรฐานสากลที่เหมาะสม และการติดตั้งขั้นสุดท้ายได้รับการตรวจสอบความถูกต้องผ่านการทดสอบจากบุคคลที่สาม การกำกับดูแลตลอดอายุการใช้งานต้องรวมถึงการตรวจสอบเมื่อสิ้นสุดการรับประกัน การฝึกซ้อมเต็มรูปแบบเป็นระยะ และตารางการเปลี่ยนทดแทนที่ปฏิบัติต่อแบตเตอรี่เป็นสินทรัพย์ที่สิ้นเปลืองซึ่งมีประสิทธิภาพและความปลอดภัยจำกัด

ปิดท้าย: การผสานความปลอดภัยทางวิศวกรรมสู่การขยายขนาด

การกักเก็บพลังงาน มีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับระบบไฟฟ้าที่ปราศจากคาร์บอน แต่การนำไปใช้อย่างปลอดภัยต้องอาศัยการคิดแบบระบบ: เคมี, การออกแบบทางกล, สถาปัตยกรรมไฟฟ้า, การตรวจสอบ, และกระบวนการของมนุษย์ต้องถูกออกแบบร่วมกันอุตสาหกรรมสามารถลดอัตราการเกิดอุบัติเหตุได้โดยการนำมาตรการกักเก็บและระบายอากาศที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว มาตรการระบายความร้อนและการตรวจสอบซ้ำซ้อน การตรวจจับล่วงหน้าด้วยระบบ AI และการทดสอบระบบอย่างเข้มงวด รวมถึงการปฏิบัติงานอย่างมีวินัย เมื่อผู้ปฏิบัติการและวิศวกรนำความปลอดภัยเข้าไปในทุกขั้นตอน ตั้งแต่การเลือกเซลล์ไปจนถึงการฝึกซ้อมรับมือเหตุฉุกเฉิน การจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่จะกลายเป็นไม่เพียงแต่มีพลังเท่านั้น แต่ยังเชื่อถือได้อีกด้วย