鋰離子電池儲(chǔ)能設(shè)備布置主要分為建筑物戶內(nèi)布置和預(yù)制艙集成全戶外布置兩種型式。
預(yù)制艙集成是將儲(chǔ)能設(shè)備在工廠內(nèi)整體集成后運(yùn)輸至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝,具有建設(shè)工期短、安裝運(yùn)輸便利、布置靈活等優(yōu)點(diǎn),特別是鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)消防安全問題備受行業(yè)重視,建筑物戶內(nèi)布置面臨更嚴(yán)苛的技術(shù)要求和消防驗(yàn)收,采用預(yù)制艙全戶外布置可以規(guī)避布置上的安全問題,是目前國(guó)內(nèi)外首選的布置方式。
以磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)為例,一般分為直流艙和交流艙。直流艙將儲(chǔ)能電池、BMS、電氣設(shè)備、熱管理設(shè)備、消防設(shè)備等整體集成,交流艙可將儲(chǔ)能電池、PCS、BMS、變壓器、電氣設(shè)備、熱管理設(shè)備、消防設(shè)備等整體集成。
預(yù)制艙體是儲(chǔ)能設(shè)備集成的載體,預(yù)制艙體一般需滿足20年的可靠運(yùn)行要求,艙體一般采用鋼板作為結(jié)構(gòu)件,殼體中填充阻燃巖棉,內(nèi)外部噴涂漆面。艙體由于與各類復(fù)雜環(huán)境“親密接觸”,艙體應(yīng)具備良好的環(huán)境適應(yīng)性,具備防火、防爆、防水、防風(fēng)沙、防腐、防震、防盜、防雷擊、防紫外線“9F”防護(hù)功能。
1、防火。鋰離子電池在熱失控發(fā)生火災(zāi)后,艙體材料不應(yīng)助燃,同時(shí)具備一定時(shí)間的防火隔離功能。預(yù)制艙艙體各功能區(qū)域間應(yīng)設(shè)置隔板,劃分若干防火分區(qū),減少事故范圍,隔板的耐火極限應(yīng)不小于1 h。同時(shí),預(yù)制艙的保溫材料、風(fēng)管等應(yīng)采用不燃材料,鋪地材料、裝飾材料應(yīng)采用難燃或不燃材料,避免火災(zāi)事故的擴(kuò)大化。
2、防爆。鋰離子電池在熱失控后,艙體內(nèi)部的壓力過大無(wú)法泄壓時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn),造成嚴(yán)重事故。艙體結(jié)構(gòu)應(yīng)合理設(shè)置泄爆出口,預(yù)制艙普遍采用非步入式,可將部分艙門作為泄壓通道,同時(shí)在艙頂、艙壁等部位設(shè)置泄壓口。
3&4、防水、防風(fēng)沙。預(yù)制艙采用戶外布置,防護(hù)等級(jí)應(yīng)不小于IP54,在沙漠、戈壁、荒漠等強(qiáng)風(fēng)沙地區(qū),大量沙塵進(jìn)入艙內(nèi)會(huì)對(duì)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)危害,帶來(lái)絕緣下降、短路等風(fēng)險(xiǎn),因此,在空調(diào)、風(fēng)機(jī)等進(jìn)出風(fēng)口,應(yīng)優(yōu)化風(fēng)道設(shè)計(jì),加強(qiáng)艙體的密封性設(shè)計(jì),避免風(fēng)沙灌入艙內(nèi)。
5、防腐。空氣的水分、鹽分、有機(jī)物等會(huì)對(duì)艙體造成腐蝕,預(yù)制艙的外殼防腐等級(jí)需滿足要求,一般情況下預(yù)制艙體外表面需滿足C3防腐等級(jí),在沿海地區(qū)、化工廠、鹽場(chǎng)等高鹽霧地區(qū),預(yù)制艙的外殼需滿足C5防腐等級(jí)。
6、防震。防震功能須保證運(yùn)輸和地震條件下集裝箱及其內(nèi)部設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度滿足要求,不出現(xiàn)變形、功能異常、震動(dòng)后不運(yùn)行等故障,在地面水平加速度0.2 g、垂直加速度0.15 g作用下,預(yù)制艙體不出現(xiàn)明顯形變。同時(shí),艙體在進(jìn)行吊裝或叉舉過程中,艙體不出現(xiàn)涂層開裂、脫落等異常情況。
7、防盜。預(yù)制艙艙門應(yīng)配置機(jī)械鎖具,避免外部人員隨意打開進(jìn)入艙室,造成財(cái)產(chǎn)損失和安全風(fēng)險(xiǎn),隨著數(shù)智化運(yùn)維的需要,艙門也可配置電子門禁、智能鎖具、人臉識(shí)別等設(shè)施,實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)維管理。
8、防雷擊。預(yù)制艙艙體艙內(nèi)金屬設(shè)施均需與艙體可靠連接,整艙形成等電位連接體,艙體應(yīng)設(shè)置不少于2個(gè)接地點(diǎn)與儲(chǔ)能電站接地網(wǎng)可靠連接。
9、防紫外線。為保證預(yù)制艙不因紫外線的照射發(fā)生劣化,預(yù)制艙油漆需具備對(duì)紫外線的抗疲勞能力。由于不同地區(qū)海拔、風(fēng)沙、溫度、濕度、光照、污穢等條件差異較大,不同地區(qū)項(xiàng)目預(yù)制艙體需進(jìn)行“定制化”設(shè)計(jì),充分考慮環(huán)境影響,以適應(yīng)不同地區(qū)的要求,保障儲(chǔ)能電站全壽命周期安全可靠運(yùn)行。