본 연구는 최근 2년 동안 집중적으로 발생한 ESS(Energy Storage System)화재의 원인을 밝히고 이에 대한 대책을 마련하기 위한 것이다. 본 연구를 위해 기존 연구자료, ESS관련규격 등의 여러 자료를 검토하였고, 전국에서 운영되고 있는 20개의 ESS 사업장 및 ESS 화재 현장을 방문하였다. 또한 배터리제조사, 전력변환장치제조사, 전력관리장치제조사 등을 비롯하여 ESS 관련 전문가들과 면담하여 리튬이온전지를 사용하는 ESS의 취약점, 리튬이온전지의 ...
본 연구는 최근 2년 동안 집중적으로 발생한 ESS(Energy Storage System)화재의 원인을 밝히고 이에 대한 대책을 마련하기 위한 것이다. 본 연구를 위해 기존 연구자료, ESS관련규격 등의 여러 자료를 검토하였고, 전국에서 운영되고 있는 20개의 ESS 사업장 및 ESS 화재 현장을 방문하였다. 또한 배터리제조사, 전력변환장치제조사, 전력관리장치제조사 등을 비롯하여 ESS 관련 전문가들과 면담하여 리튬이온전지를 사용하는 ESS의 취약점, 리튬이온전지의 열폭주를 야기하는 전기 및 화학적 원인을 분석하였다. 25개월 동안에 발생한 26건의 ESS사고를 조사하여 26건의 사고 중 11건이 지락과 관련이 있음을 파악하고 26건의 사고현장 중 운전데이타가 완벽하게 보존되어 있는 23번째 사고현장을 심층적으로 조사하였다. 현장조사결과 사고 사업장은 지락사고에 취약한 접지식 ESS로, 지락감지장치가 설치되어 있지 않았고 운영사업자가 ESS를 임의 개조한 것과 사고 2시간 전부터 상대습도가 20 %이상 증가한 사실을 확인하였다. 운전데이타 분석결과 사고발생 2시간 42분전, 방전전류가 갑자기 충전전류로 바뀌었으며, BMS가 PCS보다 32분 37초 먼저 통신 두절된 사실을 확인하였다. 따라서 화재는 DC단에서 시작하여 AC단으로 전파된 것으로 보이며 이를 확인하고자 PSIM 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 확인된 내용을 검증하였다. 시뮬레이션 결과 AC단에서 지락이 발생할 경우 과전류가 발생하지 않으나, 배터리 스트링에서 지락이 발생할 경우 PCS가 Off 상태임에도 불구하고 Diode를 통해 과전류가 발생하고 배터리를 과충전시켜 화재로 이어질 수 있다는 사실을 확인하였다. 따라서 향후 ESS 화재사고를 예방하기 위해서는 DC 지락 문제를 해결해야하며 이에 대한 대책으로 ESS 설계기준, 시공기준, 운영관리기준의 강화를 제시한다.
본 연구는 최근 2년 동안 집중적으로 발생한 ESS(Energy Storage System)화재의 원인을 밝히고 이에 대한 대책을 마련하기 위한 것이다. 본 연구를 위해 기존 연구자료, ESS관련규격 등의 여러 자료를 검토하였고, 전국에서 운영되고 있는 20개의 ESS 사업장 및 ESS 화재 현장을 방문하였다. 또한 배터리제조사, 전력변환장치제조사, 전력관리장치제조사 등을 비롯하여 ESS 관련 전문가들과 면담하여 리튬이온전지를 사용하는 ESS의 취약점, 리튬이온전지의 열폭주를 야기하는 전기 및 화학적 원인을 분석하였다. 25개월 동안에 발생한 26건의 ESS사고를 조사하여 26건의 사고 중 11건이 지락과 관련이 있음을 파악하고 26건의 사고현장 중 운전데이타가 완벽하게 보존되어 있는 23번째 사고현장을 심층적으로 조사하였다. 현장조사결과 사고 사업장은 지락사고에 취약한 접지식 ESS로, 지락감지장치가 설치되어 있지 않았고 운영사업자가 ESS를 임의 개조한 것과 사고 2시간 전부터 상대습도가 20 %이상 증가한 사실을 확인하였다. 운전데이타 분석결과 사고발생 2시간 42분전, 방전전류가 갑자기 충전전류로 바뀌었으며, BMS가 PCS보다 32분 37초 먼저 통신 두절된 사실을 확인하였다. 따라서 화재는 DC단에서 시작하여 AC단으로 전파된 것으로 보이며 이를 확인하고자 PSIM 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 확인된 내용을 검증하였다. 시뮬레이션 결과 AC단에서 지락이 발생할 경우 과전류가 발생하지 않으나, 배터리 스트링에서 지락이 발생할 경우 PCS가 Off 상태임에도 불구하고 Diode를 통해 과전류가 발생하고 배터리를 과충전시켜 화재로 이어질 수 있다는 사실을 확인하였다. 따라서 향후 ESS 화재사고를 예방하기 위해서는 DC 지락 문제를 해결해야하며 이에 대한 대책으로 ESS 설계기준, 시공기준, 운영관리기준의 강화를 제시한다.
This study was conducted to identify the causes of ESS (Energy Storage System) fire accidents that occurred frequently in a recent period and to find a method for safe operation of ESS. In order to identify the origin of fires associated with ESS, various data, such as existing research data and ESS...
This study was conducted to identify the causes of ESS (Energy Storage System) fire accidents that occurred frequently in a recent period and to find a method for safe operation of ESS. In order to identify the origin of fires associated with ESS, various data, such as existing research data and ESS related regulations were reviewed. Moreover, on-site examinations of 20 operation site including fire accident site was conducted. In addition, interviews with ESS experts, including battery manufacturers, power converter manufacturers, and power management device manufacturers, were conducted to identify the weaknesses of ESS using lithium-ion batteries and cause of their thermal runaway.
Analysis of 26 ESS incidents that occurred in the last 25 months revealed that 11 out of the 26 accidents were related to overcurrent and electrical reasons. This study focused on the 23rd accident site, where operation data were perfectly preserved despite the fire accident. Here, the ESS system was electrically grounded without a ground fault detection device. According to the weather data measured near the accident site, the relative humidity increased by more than 20 % two hours before the accident. Moreover, the log data collected from the accident site revealed that the discharge current suddenly changed to the charging current two hours and 42 minutes before the accident. Additionally, the communication between BMS and PCS was out of order 8 minutes and 27 seconds before the accident. Examination of the site's ESS fire residues confirmed that the batteries were burned out, while the distribution and PCS were only partially burned. Therefore, the fire might have spread from the DC (Batteries) to the AC stage (PCS and grid) To verify the result of on-site examination, theoretical analysis was conducted using the PSIM simulation program. Simulation results showed that over-current flows to the ground without any damage to the batteries when a ground fault occurs in the AC stage. On the other hand, if a ground fault occurs in the battery string, DC stage, overcurrent occurs through the diode and the battery has a high chance to be overcharged even though the IGBT of the PCS was off. The simulation result indicates that the fire accident originated from the ground fault in batteries. Hence, solving the DC grounding problem is required in order to prevent ESS fire accidents. In addition, the ESS design standards, construction standards, and operation management standards that consider DC fault problems should be proposed.
This study was conducted to identify the causes of ESS (Energy Storage System) fire accidents that occurred frequently in a recent period and to find a method for safe operation of ESS. In order to identify the origin of fires associated with ESS, various data, such as existing research data and ESS related regulations were reviewed. Moreover, on-site examinations of 20 operation site including fire accident site was conducted. In addition, interviews with ESS experts, including battery manufacturers, power converter manufacturers, and power management device manufacturers, were conducted to identify the weaknesses of ESS using lithium-ion batteries and cause of their thermal runaway.
Analysis of 26 ESS incidents that occurred in the last 25 months revealed that 11 out of the 26 accidents were related to overcurrent and electrical reasons. This study focused on the 23rd accident site, where operation data were perfectly preserved despite the fire accident. Here, the ESS system was electrically grounded without a ground fault detection device. According to the weather data measured near the accident site, the relative humidity increased by more than 20 % two hours before the accident. Moreover, the log data collected from the accident site revealed that the discharge current suddenly changed to the charging current two hours and 42 minutes before the accident. Additionally, the communication between BMS and PCS was out of order 8 minutes and 27 seconds before the accident. Examination of the site's ESS fire residues confirmed that the batteries were burned out, while the distribution and PCS were only partially burned. Therefore, the fire might have spread from the DC (Batteries) to the AC stage (PCS and grid) To verify the result of on-site examination, theoretical analysis was conducted using the PSIM simulation program. Simulation results showed that over-current flows to the ground without any damage to the batteries when a ground fault occurs in the AC stage. On the other hand, if a ground fault occurs in the battery string, DC stage, overcurrent occurs through the diode and the battery has a high chance to be overcharged even though the IGBT of the PCS was off. The simulation result indicates that the fire accident originated from the ground fault in batteries. Hence, solving the DC grounding problem is required in order to prevent ESS fire accidents. In addition, the ESS design standards, construction standards, and operation management standards that consider DC fault problems should be proposed.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.