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電池儲能行業(yè)正在經歷一場引人注目的變革。在未來五年內，預計美國安裝的儲能系統(tǒng)裝機容量將增長近500%。這種增長是由可再生能源的廣泛應用所推動的，電網運營商將電網規(guī)模的電池儲能系統(tǒng)定位為電力基礎設施的重要組成部分，為電網運營提供平衡和彈性。

然而，電池儲能系統(tǒng)發(fā)生的火災給電池儲能行業(yè)的快速發(fā)展蒙上了一層陰影。雖然電池儲能系統(tǒng)的火災是一個復雜的挑戰(zhàn)，但電池儲能系統(tǒng)制造商必須專注于開發(fā)和采用可以防止電池儲能系統(tǒng)火災發(fā)生和蔓延的硬件。

這些硬件在將電池與可能引發(fā)火災的外來物質隔離、維持標準工作溫度和防止電氣異常方面發(fā)揮著至關重要的作用。為了確保安全性、可靠性和持續(xù)增長，電池儲能行業(yè)的制造商必須解決其硬件的弱點。必須使電池儲能行業(yè)達到安全標準，然后再進一步推進。

保護重要部件

電池制造商都必須確保他們的電池不受液體和固體滲透的影響。如果電池外殼或電池模塊密封不當，冷凝物、灰塵和其他異物可能引發(fā)火災。入口防護(IP)等級衡量電池儲能系統(tǒng)對這些外來物質的抵抗力，作為抵御潛在點火源的第一道防線。

對于電池外殼(圍繞并包含電池儲能系統(tǒng)組件的外部保護外殼)，要求的最低IP等級為IP 55，這是一個相對較高的密封水平。在這個IP級別上，外殼免受有限的灰塵進入和來自低壓水流的進入。電池模塊(大型電池儲能系統(tǒng)內的獨立電池單元)沒有最低的IP等級，但行業(yè)領先的是電池儲能系統(tǒng)制造商應該以與外殼匹配的等級為目標。這確保了電池模塊在維護活動或外殼密封失效期間保持密封，從而降低暴露于異物的風險。

通過精心設計和實施更高IP等級的外殼和模塊，電池儲能系統(tǒng)制造商可以創(chuàng)建一個強大的屏障，有效地將關鍵組件與元件隔離開來。

冷卻系統(tǒng)

然而，并不是所有的電池儲能系統(tǒng)都能有效密封。根據定義，與液冷的電池儲能系統(tǒng)相比，風冷的電池儲能系統(tǒng)更容易受到進入電池外殼或電池模塊的異物的影響?？諝饫鋮s包括利用周圍的空氣來散發(fā)電池儲能系統(tǒng)產生的熱量。一旦灰塵或污垢進入空氣冷卻系統(tǒng)，它可能會在外殼中再循環(huán)。另一方面，液體冷卻利用循環(huán)系統(tǒng)使液體冷卻劑通過電池儲能系統(tǒng)內的冷板或管道進行冷卻。

雖然任何系統(tǒng)都容易受到外來物質突破密封件的影響，但風冷系統(tǒng)中的任何IP弱點都會很快被發(fā)現。相比之下，液冷系統(tǒng)的防護能力更強。它們必須經歷嚴重故障或外部損壞才能允許任何異物進入電池。

然而，在空氣冷卻和液體冷卻之間進行選擇，除了有效地密封電池之外，還有其他影響。冷卻系統(tǒng)是維持電池內安全工作溫度的基本要素。與鋰離子電池儲能系統(tǒng)相關的主要火災風險之一是熱失控——電池內部的連鎖反應，可能從短路、制造缺陷、外部熱量、過充或物理損壞開始。一旦一塊電池進入熱失控狀態(tài)，它就會產生足夠的熱量，導致相鄰的電池也這樣做，從而導致連鎖故障。冷卻系統(tǒng)負責冷卻和散熱管理，以防止或減輕熱失控。

但并不是所有的冷卻系統(tǒng)都是一樣的。根據在電池儲能系統(tǒng)制造過程中所做的觀察，采用風冷系統(tǒng)，電池池儲能系統(tǒng)內部的溫度可能比采用液冷系統(tǒng)高10℃。雖然空氣冷卻通常更容易實現，并且需要更少的組件，但它在有效冷卻具有高發(fā)熱量的大型電池儲能系統(tǒng)方面可能存在局限性。一般來說，液體冷卻系統(tǒng)可以提供更精確的溫度控制，實現更好的熱管理，并確保電池在安全溫度范圍內運行。

冷卻系統(tǒng)必須與除濕系統(tǒng)協同工作，以對抗電池儲能系統(tǒng)外殼內的濕氣。濕氣會帶來短路、電池過熱和母線腐蝕導致效率損失的風險。空氣冷卻系統(tǒng)容易凝結。它們經常打開和關閉，使電池表面更冷，并可能導致冷凝。

電池儲能制造商必須安裝先進的、經過驗證的冷卻系統(tǒng)來控制電池儲能系統(tǒng)的內部溫度。

浪涌保護設備

電網規(guī)模電池儲能系統(tǒng)的另一個重要組件是浪涌保護機制，它可以防止可能損壞控制系統(tǒng)、電池和火災報警設備等重要設備的電氣異常情況。這些機制防止設備超過其額定電壓或額定電流，這可能是由于雷擊、開關的高速操作或斷路器和保險絲在負載下斷開而導致的。

浪涌保護設備必須正確設計、安裝和維護，以承受防范不正常情況，并防止損壞可能導致失效的電池。

作為基準，電池儲能制造商應遵循NFPA、CSA和IEEE對UL9540下電涌保護的要求，并與電涌保護供應商和專家合作，確保設計符合這些要求。

安全硬件是集成解決方案的一部分

硬件只是所有制造商都應該不斷開發(fā)和實施的綜合火災風險緩解策略的一個方面。高級軟件同樣重要，用于監(jiān)控潛在風險，提醒員工注意問題并實現自動響應。

除了技術解決方案，該行業(yè)還必須投資于消防安全測試，并遵守嚴格的行業(yè)標準。遵守標準化的安全協議，確保電網規(guī)模的電池項目能夠承受最苛刻的條件，最大限度地降低災難性事件的風險。最后，與監(jiān)管機構、應急人員和當地社區(qū)進行有意義的接觸，對于促進信息共享和制定有效的應急計劃至關重要。

結語

隨著是電池儲能行業(yè)為促進全球能源轉型而向前邁進，解決火災風險的必要性不容低估。通過優(yōu)先考慮儲能系統(tǒng)的IP等級、冷卻系統(tǒng)和浪涌保護機制，將這些融入在更廣泛的綜合消防安全戰(zhàn)略中，電池儲能制造商可以確保其項目的可靠性和安全性。所有制造商必須在硬件方面達到標準。但他們不能止步于此——他們必須超越最低要求，消除電池儲能系統(tǒng)的火災隱患，挖掘電池儲能行業(yè)的增長潛力。 

原標題：如何開發(fā)和采用硬件阻止電池儲能系統(tǒng)發(fā)生火災？