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儲能電站預(yù)制艙磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э厝急:Ψ抡嫜芯?/h2>
作者:張少剛 張潤簫 聶細(xì)亮 譚鈺凡 劉家豪 汪金輝 劉江虹 叢北華 來源:儲能科學(xué)與技術(shù) 發(fā)布時間:2025-12-22 瀏覽:次

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摘 要 近年來,全世界各地發(fā)生了多起儲能電站火災(zāi)爆炸事故,造成了重大人員傷亡和財產(chǎn)損失,鋰電池儲能系統(tǒng)安全性亟待提高。本工作通過FLACS軟件建立儲能艙的物理模型,模擬了磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э睾罂扇細(xì)怏w的泄漏、擴(kuò)散及爆炸過程,分析了不同泄漏時間、點(diǎn)火高度等條件下,可燃?xì)怏w的濃度分布、爆炸壓力、火焰形態(tài)等特征參數(shù),探討了其對儲能電站安全的影響,為儲能電站的安全設(shè)計和事故預(yù)防提供理論依據(jù)。研究表明,磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э睾?,可燃?xì)怏w優(yōu)先在艙頂聚集,隨著泄漏時間增加,高濃度區(qū)域自上而下擴(kuò)大,7 s時基本覆蓋全艙。泄漏前期0~3 s發(fā)生爆炸概率大,爆炸強(qiáng)度隨泄漏濃度增加而增加;泄漏后期艙內(nèi)氧氣不足,爆炸概率降低,但點(diǎn)火高度在1.75 m時爆炸強(qiáng)度最大;儲能電站磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э睾?,可燃?xì)怏w的擴(kuò)散和燃爆危害性顯著,尤其在泄漏前期和特定點(diǎn)火高度下,爆炸風(fēng)險極高。因此,儲能電站的設(shè)計應(yīng)充分考慮氣體擴(kuò)散和爆炸特性,優(yōu)化泄壓板設(shè)置和防護(hù)措施,以降低熱失控引發(fā)的火災(zāi)爆炸風(fēng)險。

關(guān)鍵詞 儲能電站;磷酸鐵鋰電池;熱失控;氣體擴(kuò)散;數(shù)值模擬

隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,如太陽能、風(fēng)能等可再生能源得到了廣泛應(yīng)用。然而,這些能源發(fā)電模式的不穩(wěn)定性、不連續(xù)性限制了其大規(guī)模應(yīng)用。電化學(xué)儲能技術(shù)因其高效、靈活的特點(diǎn),成為解決這一問題的關(guān)鍵。目前,電化學(xué)儲能技術(shù)已經(jīng)成為支撐能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)。然而,隨著儲能電站的廣泛應(yīng)用,鋰離子電池?zé)崾Э貙?dǎo)致的安全事故頻發(fā),給人員生命與財產(chǎn)安全造成巨大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計,全球鋰離子電池儲能相關(guān)火災(zāi)爆炸事故每年發(fā)生30起左右。因此,研究儲能電站磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э厝急:π跃哂兄匾F(xiàn)實(shí)意義。

許多學(xué)者通過采用實(shí)驗(yàn)或仿真模擬的方法分析了電池爆炸的能量釋放形式、爆炸極限、沖擊波壓強(qiáng)的大小,探尋了正極材料、荷電狀態(tài)等因素對爆炸特性及規(guī)律的影響。郭超超等研究了磷酸鐵鋰電池釋放的氣體成分,得出磷酸鐵鋰電池的荷電狀態(tài)越高其熱失控氣體的爆炸極限越高,電池爆炸強(qiáng)度和范圍越大;劉云建等研究發(fā)現(xiàn),大電流和較高截止電壓條件下的過充會增大錳酸鋰電池發(fā)生爆炸的風(fēng)險。另外,還有其他學(xué)者通過數(shù)值模擬對磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э蒯尫诺囊兹細(xì)怏w爆炸特性進(jìn)行了研究。

更多場景的電池單體或電池模組都處于受限空間下,其爆炸危害性不容忽視。Lu等將電池釋放的能量換算成TNT爆炸當(dāng)量,研究表明,電壓越高危害越大。牛志遠(yuǎn)等基于實(shí)際尺寸建立1∶1儲能艙模型研究磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э匾l(fā)的爆炸對周圍艙體的沖擊作用,發(fā)現(xiàn)爆炸后沖擊波0.5 s后突破泄壓板擴(kuò)散,若無隔離措施則可能引發(fā)連環(huán)爆炸。趙智興等研究了雙層儲能艙的熱失控過程,發(fā)現(xiàn)底層中心起爆后,頂層溫度和超壓峰值較高,但上層艙體因空間開闊,高溫和超壓沖擊數(shù)值較低。

在鋰離子電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)爆炸危險性研究方面,前人對熱失控機(jī)理、爆炸特性等進(jìn)行了大量研究,從而明確了熱失控誘因、產(chǎn)氣規(guī)律和爆炸極限,并探究了荷電狀態(tài)、溫度、環(huán)境壓力等因素對爆炸強(qiáng)度的影響。然而,受限于實(shí)驗(yàn)儀器和條件,多數(shù)研究僅針對小型電池或電池組,較少涉及儲能電站等大型應(yīng)用場景。此外,儲能電站爆炸仿真多假設(shè)氣體均勻分布,忽略了可燃?xì)怏w擴(kuò)散時間對爆炸強(qiáng)度的影響,未充分考慮實(shí)際熱失控氣體爆炸情況。

因此,本工作通過FLACS仿真模擬軟件,對儲能艙內(nèi)磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э蒯尫趴扇細(xì)怏w的擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行研究,并進(jìn)一步探明了不同擴(kuò)散時間、不同點(diǎn)火高度對爆炸強(qiáng)度的影響,更加全面真實(shí)地揭示儲能電站預(yù)制艙磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э厝急:π?,為電化學(xué)儲能電站消防安全設(shè)計及爆炸防護(hù)提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)參考。

1 數(shù)值模擬設(shè)計

1.1 模擬軟件的選擇

FLACS (Flame Acceleration Simulator)是挪威Christian Michelsen研究院和CMR-GEXCON公司基于CFD技術(shù)開發(fā)的三維流體動力學(xué)仿真軟件,獲得多項(xiàng)國際權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可。FLACS利用有限體積法求解可壓N-S方程,結(jié)合設(shè)定好的邊界和初始條件,求解模擬計算區(qū)域里的燃燒速率、燃燒產(chǎn)物、溫度、超壓等多種變量。其中,動量方程、湍流動能方程、能量方程、組分質(zhì)量守恒方程等可用式(1)表示:


式中,為通用求解變量(包含質(zhì)量、動量、能量等);為氣體密度(kg/m3);為在j方向上積分;為i方向上的速度矢量;為擴(kuò)散系數(shù);為源項(xiàng)。

FLACS軟件包含爆炸、火災(zāi)、粉塵、擴(kuò)散等多個計算模塊,其中,擴(kuò)散模塊可準(zhǔn)確地計算出可燃?xì)庠频臄U(kuò)散結(jié)果,爆炸模塊在氣體爆炸領(lǐng)域與其他同類軟件相比具有更廣泛的功能和適用性,能有效評估爆炸影響后果。因此本工作選用FLACS作為仿真模擬軟件。

1.2 仿真模型設(shè)計

1.2.1 物理模型介紹

本工作采用1∶1的比例對磷酸鐵鋰電池儲能預(yù)制艙的幾何空間進(jìn)行建模,圖1(a)為預(yù)制艙式儲能磷酸鐵鋰電池電站的整體布局,主要電氣設(shè)備為5個功率/容量為1.26 MW/2.2 MWh的磷酸鐵鋰電池預(yù)制艙。為研究各方向上的爆炸后果,5個儲能艙呈“十字形”排列,每兩個儲能艙之間較長邊相隔距離為3 m,較短邊相隔距離為4 m。

儲能艙的幾何尺寸為12.2 m×2.4 m×3 m,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1(b)所示,儲能艙中間設(shè)有寬度0.8 m的過道,艙內(nèi)兩側(cè)放置的電池架設(shè)有7層16列,電池架上放置電池模組的單元格尺寸為0.8 m×0.6 m×0.3 m;一個電池模組由36個磷酸鐵鋰電池串并聯(lián)組成,其單體電池容量為86 Ah,電池模組外殼設(shè)有散熱的通氣孔。

每個儲能艙都設(shè)有4個泄壓板,泄壓板的質(zhì)量面密度設(shè)為10 kg /m2。以中心儲能艙為例,如圖1(c)所示,1號和2號泄壓板為儲能艙艙門,泄壓面積為3.84 m2,壓力達(dá)到0.2 bar時開啟艙門;3號和4號泄壓板設(shè)置在艙體兩側(cè)上半部分,泄壓面積為0.42 m2,壓力達(dá)到0.1 bar時開啟。其余艙體泄壓板及艙門編號如圖1(d)所示(1 bar = 105 Pa)。


圖1   儲能艙及泄壓板分布:(a) 整體布局;(b) 單儲能艙構(gòu)造;(c) 中心儲能艙泄壓板位置;(d) 其余泄壓板位置布局

1.2.2 泄漏源設(shè)置

磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控后,噴射的電解液蒸氣會與空氣混合形成爆炸性氣體。參考Qin等研究成果,本工作模擬以9.31% CH4、9.8% C2H4、38.86% H2、11.7% CO、30.33% CO2(均為體積分?jǐn)?shù))作為熱失控可燃?xì)怏w進(jìn)行泄漏源設(shè)置,如圖2所示。


圖2   泄漏源氣體占比設(shè)置

參考徐成善等實(shí)驗(yàn)結(jié)果,單個23 Ah的磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э貒姲l(fā)氣體量為56.4 g。按照等比例轉(zhuǎn)化,由36個86 Ah磷酸鐵鋰電池組成的單個電池模組熱失控氣體噴發(fā)量為7591.93 g。參考徐成善等時間設(shè)置,設(shè)定電池模組發(fā)生熱失控后氣體噴發(fā)的時間為10 s,則每個電池模組的氣體噴發(fā)速度約為0.7592 kg/s。設(shè)定噴發(fā)方向?yàn)閅軸負(fù)方向,噴出的氣體溫度為200 ℃。單個儲能艙內(nèi)空氣容積約75 m3,根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的模擬結(jié)果,當(dāng)10個電池模組發(fā)生熱失控時泄漏的等效化學(xué)計量氣體云總量與單個儲能艙內(nèi)空氣容積相當(dāng),即最大膨脹(通常接近化學(xué)計量)濃度下的閉合體積等效云約為75 m3,因此本次模擬以10個電池模組發(fā)生熱失控時釋放氣體量為泄漏總量。泄漏源高度設(shè)置為電池架第三層,在艙內(nèi)左右各5處對稱放置。

1.2.3 泄漏模型及初始條件設(shè)置

為了使模擬穩(wěn)定,本工作設(shè)置低初始湍流條件,環(huán)境壓力設(shè)定為101.325 kPa,環(huán)境溫度為20 ℃,其余參數(shù)保持默認(rèn)值。邊界條件采用NOZZLE方案。由于該擴(kuò)散模型為純氣體泄漏,因此設(shè)置等量比ER0為1×1030,又由于初始時計算區(qū)域內(nèi)沒有氣體,因此ER9設(shè)置為0。

1.2.4 爆炸模型及初始條件設(shè)置

針對爆炸模型,CFLC及CFLV設(shè)為5、0.5。以中央儲能艙為基準(zhǔn),泄壓板的噴口方向上采用非反射邊界條件PLANE_WAVE。點(diǎn)燃時可燃?xì)怏w濃度調(diào)用擴(kuò)散模型數(shù)據(jù),其余初始條件與擴(kuò)散模型保持相同。

為了分析爆炸火焰形態(tài)和運(yùn)動軌跡,觀察爆炸的沖擊波對周圍儲能艙造成的影響,本工作針對爆炸場景選取了燃燒產(chǎn)物質(zhì)量比率(PROD)、溫度(T)、泄壓板壓力變化(PP)、最大壓強(qiáng)(Pmax)、燃燒速率(RFU)作為輸出變量。

1.2.5 網(wǎng)格設(shè)置

本工作總體仿真區(qū)域?yàn)?8 m×22 m×6 m,網(wǎng)格劃分為189×183×56。參考前人研究基礎(chǔ),圖3給出了不同網(wǎng)格大小下的艙內(nèi)爆炸壓力隨時間變化關(guān)系。從圖中可知,網(wǎng)格尺寸小于5 cm以后爆炸超壓基本上不再變化。因此,本工作仿真區(qū)域中局部加密最小網(wǎng)格選擇大小為0.05 m。同時,為節(jié)省計算機(jī)模擬運(yùn)行時間,計算域?qū)W(wǎng)格進(jìn)行漸變劃分,對核心區(qū)域外的網(wǎng)格進(jìn)行了適當(dāng)拉伸以減少網(wǎng)格數(shù)量,網(wǎng)格數(shù)總計約為193萬,如圖4所示。


圖3   不同網(wǎng)格大小下模擬壓力時間曲線


圖4   網(wǎng)格設(shè)置示意圖

1.3 模擬工況設(shè)計

本工作通過在泄漏前期1~3 s內(nèi)每隔1 s選取一個點(diǎn)火時間(共3個時刻),以及在同一水平位置每隔0.3 m選取一個點(diǎn)火源(共5個點(diǎn)火高度),來分析不同點(diǎn)火時間和位置對爆炸強(qiáng)度的影響。表1詳細(xì)列出了各個模擬工況的信息,其中τ表示點(diǎn)火時刻,?t表示泄漏持續(xù)時間,t表示擴(kuò)散持續(xù)時間。

表1   燃爆危險性工況表

2 儲能電站磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э厝急:ρ芯?/strong>

2.1 熱失控氣體擴(kuò)散行為對儲能電站的影響

磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控后,釋放大量氣體與空氣混合形成可燃?xì)怏w云。FLACS中利用當(dāng)量比(ER)參數(shù)可觀察擴(kuò)散氣體在時間、空間上濃度的變化。記熱失控氣體泄漏持續(xù)時間為?t,可燃?xì)怏w擴(kuò)散的時間為t。儲能艙內(nèi)磷酸鐵鋰電池發(fā)生大規(guī)模熱失控后,根據(jù)可燃?xì)怏w在艙內(nèi)艙外擴(kuò)散時的當(dāng)量比計算結(jié)果可知,可燃云團(tuán)的爆炸上、下限為4.812、0.476。圖5為儲能艙在XZ軸截面上艙內(nèi)可燃?xì)怏w濃度的變化,由于泄漏源在艙內(nèi)兩邊對稱放置,因此高濃度氣體最初在艙內(nèi)兩側(cè)出現(xiàn),隨后向艙門、艙頂擴(kuò)散,最后向下進(jìn)行蔓延,最終低濃度區(qū)域被壓縮至艙底中心。

圖5   儲能電站熱失控氣體擴(kuò)散可燃極限范圍-XZ截面:(a) ?t=2 s,t=2 s;(b) ?t=3 s,t=3 s;(c) ?t=4 s,t=4 s;(d) ?t=5 s,t=5 s;(e) ?t=6 s,t=6 s

仿真結(jié)果顯示,磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控后,因泄漏氣體中氫氣、CO、甲烷等氣體占比達(dá)69%,如圖6(a)~(e)所示,盡管泄漏源處在艙內(nèi)較低位置,但泄漏氣體主要向上擴(kuò)散,且泄漏氣體優(yōu)先集中在艙頂,其濃度隨著高度下降依次降低。隨著泄漏時間的增加,10 s泄漏期內(nèi),高濃度區(qū)從艙頂向下擴(kuò)大,高濃度可燃?xì)怏w在7 s時基本覆蓋全艙。

圖6   儲能電站熱失控氣體擴(kuò)散可燃極限范圍-YZ截面:(a) ?t=2 s,t=2 s;(b) ?t=3 s,t=3 s;(c) ?t=4 s,t=4 s;(d) ?t=5 s,t=5 s;(e) ?t=7 s,t=7 s;(f) ?t=9 s,t=9 s;(g) ?t=10 s,t=11 s;(h) ?t=10 s,t=16 s

電池?zé)崾Э貧怏w泄漏3 s時,艙內(nèi)可燃?xì)怏w超壓沖破泄壓板,向相鄰艙體擴(kuò)散。由圖6(b)、(c)可知,在隨后的1 s內(nèi),可燃?xì)怏w覆蓋相鄰艙壁。圖7(a)~(d)所示,燃爆性氣體在4 s內(nèi)橫向覆蓋12 m長的相鄰艙體。整體上來看,磷酸鐵鋰電池在發(fā)生熱失控期間,泄漏氣體無法使相鄰艙體泄壓板超壓,僅覆蓋艙體外表面,形成“空心”軌跡,中空位置為濃度最低點(diǎn),其氣體濃度低于可燃極限下限,但低濃度區(qū)域隨泄漏時間增加而縮小。

圖7   儲能電站熱失控氣體擴(kuò)散可燃極限范圍-XY截面:(a) ?t=3 s,t=3 s;(b) ?t=4 s,t=4 s;(c) ?t=5 s,t=5 s;(d) ?t=7 s,t=7 s;(e) ?t=9 s,t=9 s;(f) ?t=10 s,t=11 s;(g) ?t=10 s,t=13 s;(h) ?t=10 s,t=15 s

在此次模擬中,磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э匦孤怏w共持續(xù)10 s。如圖6(h)所示,泄漏結(jié)束后6 s,艙內(nèi)高濃度可燃?xì)怏w難以迅速排出,仍充滿大部分區(qū)域,僅泄壓板處有少量氣體濃度變化,且處于可燃極限范圍內(nèi),因此若遇火源極易引發(fā)火災(zāi)爆炸。與艙內(nèi)情況相反,如圖6(g)和圖7(f)~(h)所示,艙外開放空間中,泄漏停止后,可燃?xì)怏w濃度迅速降低,停止1 s后僅在靠近艙體和地面處有低濃度氣體;3 s后濃度較低的可燃?xì)怏w向上擴(kuò)散至兩個艙體之間;5 s后大部分可燃?xì)怏w被稀釋,相鄰艙體相對安全,危險主要來自電池?zé)崾Э嘏擉w。

儲能電站發(fā)生大規(guī)模電池?zé)崾Э厥鹿蕰r,無論泄漏是否停止,熱失控艙體內(nèi)外都將成為危險源,存在火災(zāi)爆炸風(fēng)險。磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э睾?,可燃?xì)怏w迅速擴(kuò)散至整個艙體并突破泄壓板,快速蔓延至相鄰艙體。若無防護(hù)措施,危險范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.1 熱失控氣體擴(kuò)散行為對儲能電站的影響

儲能電站電池?zé)崾Э睾?,氣體泄漏時間和擴(kuò)散時間的不同,將導(dǎo)致艙內(nèi)可燃?xì)怏w濃度分布不均勻,進(jìn)而影響爆炸強(qiáng)度。電池?zé)崾Э匦孤怏w時間越長,艙內(nèi)氣體濃度越大,泄漏共持續(xù)10 s,在泄漏前期,艙內(nèi)氣體濃度適中,爆炸概率和危險性極高。圖8給出了泄漏前期0~3 s期間艙內(nèi)發(fā)生爆炸時的火焰特征。模擬結(jié)果顯示,泄漏1 s發(fā)生爆炸時,火焰僅從單側(cè)艙門噴射出來,泄漏2 s及3 s發(fā)生爆炸時,爆炸沖擊波突破兩側(cè)艙門,火焰向前后噴射并與相鄰艙體接觸。


圖8   儲能電站泄漏前期爆炸火焰形態(tài)特征:(a) ?t=1 s,t=1 s;(b) ?t=2 s,t=2 s;(c) ?t=3 s,t=3 s

儲能艙發(fā)生熱失控氣體爆炸后,火焰和沖擊波突破泄壓板和艙門,迅速蔓延至相鄰艙體。如圖9所示,隨著泄漏時間增加,相鄰艙體泄壓板承受的爆炸沖擊壓力增大,超過設(shè)計承受壓力10 kPa,導(dǎo)致泄壓板打開,火焰蔓延至相鄰艙內(nèi)。而從儲能艙艙體噴射出來的爆炸火焰,為周圍環(huán)境帶來了巨大的熱量和溫度,極易使儲能電站發(fā)生二次災(zāi)害。圖10所示為儲能電站發(fā)生爆炸時環(huán)境溫度的變化,以300~2400 K劃分溫度范圍,紅色區(qū)域溫度最高。模擬結(jié)果顯示,泄漏初期,高溫區(qū)域隨泄漏時間增加而擴(kuò)大,且擴(kuò)大的范圍增幅愈發(fā)明顯,爆炸威力也隨之增大。


圖9   泄漏前期爆炸后相鄰艙泄壓板受到的壓力變化


圖10   儲能艙熱失控氣體泄漏不同時期爆炸溫度變化:(a) ?t=1 s,爆炸前期;(b) ?t=1 s,爆炸結(jié)束;(c) ?t=2 s,爆炸前期;(d) ?t=2 s,爆炸結(jié)束;(e) ?t=3 s,爆炸前期;(f) ?t=3 s,爆炸結(jié)束

儲能艙電池?zé)崾Э匦孤┖笃?,艙?nèi)可燃?xì)怏w濃度接近或超出可燃極限上限,艙內(nèi)氧氣不足,同一高度點(diǎn)火源難以引發(fā)爆炸。受可燃?xì)怏w擴(kuò)散影響,爆炸區(qū)域逐漸以點(diǎn)火源所處高度來區(qū)分,不同高度點(diǎn)火源爆炸強(qiáng)度不同。圖11、圖12為不同高度點(diǎn)火源對爆炸壓力的影響。根據(jù)模擬結(jié)果,如圖11所示,點(diǎn)火源高度為1.75 m時爆炸壓力峰值最高,為0.74 barg (1 barg = 105 Pa),約為最小爆炸壓力峰值的1.35倍。當(dāng)高度大于1.75 m時,由于可燃?xì)怏w濃度太高,艙內(nèi)氧氣含量不足,不易發(fā)生爆炸。在所有工況中,點(diǎn)火源位置最高1.75 m和點(diǎn)火源位置最低0.55 m處的爆炸壓力峰值屬于較高梯隊(duì),高度在0.85~1.45 m時的爆炸壓力峰值相比較小,且爆炸壓力隨著點(diǎn)火源高度的增加而降低,1.45 m的爆炸壓力與0.85 m的數(shù)值相比降低了約20%。對于相鄰儲能艙,如圖12所示,高度在1.75 m時的爆炸危險性最大,此時相鄰儲能艙受到的爆炸壓力超過了艙門的開啟泄壓值20 kPa,若無防護(hù)措施,從熱失控儲能艙噴射而出的爆炸火焰可以進(jìn)入相鄰儲能艙,可能引發(fā)連環(huán)爆炸。


圖11   不同點(diǎn)火高度對爆炸最大壓力的影響


圖12   不同高度點(diǎn)火源對相鄰儲能艙艙門壓力的影響

3 結(jié)論

本工作利用FLACS數(shù)值模擬的方法,以不同泄漏時間、點(diǎn)火高度為變量,探究儲能艙中可燃?xì)怏w擴(kuò)散蔓延過程以及燃爆危害性;通過對溫度、當(dāng)量比、爆炸壓力、爆炸火焰等特征參數(shù)進(jìn)行對比分析,得出主要結(jié)論如下:

(1)磷酸鐵鋰電池在儲能艙內(nèi)發(fā)生大規(guī)模熱失控之后,泄漏的氣體會在艙內(nèi)快速擴(kuò)散,大量可燃?xì)怏w優(yōu)先在艙頂部位聚集,并形成高濃度的區(qū)域;隨著泄漏時間的增加,艙內(nèi)的氣體高濃度區(qū)域自上而下擴(kuò)大范圍,當(dāng)泄漏至第7 s時,整個儲能艙艙體內(nèi)部幾乎充滿高濃度的可燃?xì)怏w。

(2)當(dāng)儲能艙內(nèi)電池發(fā)生大規(guī)模熱失控時,艙體泄壓板開啟泄壓動作,從熱失控艙體泄漏出來的可燃?xì)怏w擴(kuò)散速度極快,僅1 s便能蔓延至相鄰儲能艙,4 s能覆蓋長度為12 m的相鄰艙體側(cè)面,可燃?xì)怏w主要沿著艙體及地面進(jìn)行蔓延和擴(kuò)散。

(3)艙內(nèi)電池?zé)崾Э匦孤┙Y(jié)束后,由于受限空間影響,艙內(nèi)大量高濃度可燃?xì)怏w無法及時逸散和排出,將在較長時間內(nèi)保持高濃度的狀態(tài),此時處在艙體泄壓板處的區(qū)域最為危險。

(4)泄漏前期0~3 s發(fā)生爆炸概率較大,泄漏后期因艙內(nèi)濃度太高、氧氣不足,發(fā)生爆炸概率較低。泄漏前期0~3 s隨著泄漏時間的增加,濃度越高,爆炸強(qiáng)度越大;泄漏后期,點(diǎn)火高度為1.75 m時爆炸強(qiáng)度最大。

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