據(jù)外媒報道，美國公用事業(yè)廠商APS公司日前發(fā)布了一份電池儲能系統(tǒng)事故調(diào)查報告，該報告公布了去年4月該公司在亞利桑那州McMicken變電站運營的一個電池儲能系統(tǒng)起火爆炸的原因，引起了行業(yè)人士的廣泛關(guān)注。
APS公司表示，在發(fā)生此次事件三天之后，該公司著手進行調(diào)查。技術(shù)專家對電池儲能設(shè)施和事故現(xiàn)場進行了環(huán)境評估、法醫(yī)分析以及數(shù)據(jù)證據(jù)方面的調(diào)查，以確定其發(fā)生火災(zāi)和爆炸的起因，并審查消防設(shè)備的適用性。據(jù)報道，參與項目開發(fā)的合作伙伴AES公司、提供儲能系統(tǒng)的Fluence公司，以及提供電池產(chǎn)品的LG Chem公司的技術(shù)專家也參與了調(diào)查。
DNV GL調(diào)查人員表示，APS公司為了保護事故現(xiàn)場以便檢查，為此在嚴(yán)重受損的電池儲能設(shè)施周圍搭建帳篷
調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該電池儲能系統(tǒng)發(fā)生的火災(zāi)以及隨后發(fā)生的爆炸導(dǎo)致幾名消防員受傷，并導(dǎo)致這個2MW/2MWh的電池存儲系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞。其原因很可能是由內(nèi)部電池缺陷引發(fā)的，這其實是一個可以預(yù)防的事件。
在進一步調(diào)查之后，APS公司委托全球認(rèn)證機構(gòu)挪威船級社(DNV GL)的一個調(diào)查團隊對這個電池儲能系統(tǒng)的起火爆炸原因進行技術(shù)分析，其主要原因是電池?zé)崾Э夭?dǎo)致爆炸。 DNV GL在進行分析之后為此提出了一些建議，希望其他儲能設(shè)施減少或避免再次發(fā)生此類事。
調(diào)查報告指出，在美國當(dāng)?shù)貢r間2019年4月19日17時48分，該儲能設(shè)施的工作人員得到報告發(fā)生火災(zāi)，而電池儲能系統(tǒng)設(shè)施到20時04分左右發(fā)生爆炸，這一過程持續(xù)了兩個多小時。該電池儲能系統(tǒng)基本被毀，此次事件造成數(shù)名消防員受傷。而這一事件讓電池儲能系統(tǒng)的安全問題再次成為儲能行業(yè)的首要議題。
電池發(fā)生故障之后導(dǎo)致一系列事件
DNV GL的儲能團隊負(fù)責(zé)人Davion Hill在其提交的調(diào)查報告中指出，“廣泛的級聯(lián)熱失控事件始于這個電池儲能系統(tǒng)中LG Chem公司提供的一塊電池，這塊0.24kWh鎳錳鈷(NMC)袋式鋰電池發(fā)生熱失控故障，據(jù)分析是其內(nèi)部缺陷造成的，該缺陷可能是電池內(nèi)部枝晶生長而導(dǎo)致端子之間發(fā)生短路。
該報告發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場的消防系統(tǒng)按其設(shè)計及時響應(yīng)并開始滅火，但不足以阻止其級聯(lián)電池組的熱失控。電池機架中的電池之間的熱傳遞導(dǎo)致起火，而電池之間由于缺少阻止或減緩擴散的屏障保護最終導(dǎo)致火熱蔓延。
調(diào)查人員認(rèn)為，熱失控其實已經(jīng)持續(xù)了大約三個小時，當(dāng)消防人員打開集裝箱式電池儲能設(shè)施的大門時，內(nèi)部殘留大量可燃?xì)怏w與氧氣相結(jié)合在接觸到火源之后發(fā)生爆炸。
DNV GL表示，現(xiàn)在實施的消防標(biāo)準(zhǔn)使消防人員更加了解如何處理此類事件。但該機構(gòu)還建議在電池儲能系統(tǒng)調(diào)試之前和調(diào)試期間進行危害評估，并對運營和應(yīng)急響應(yīng)人員進行相應(yīng)的培訓(xùn)。在今年舉辦的“儲能數(shù)字系列”一次在線會議上，與會代表和行業(yè)廠商代表呼吁，儲能利益相關(guān)者應(yīng)與部署儲能系統(tǒng)的運營商密切合作，培訓(xùn)儲能系統(tǒng)的運營人員和應(yīng)急響應(yīng)人員。
部署在McMicken變電站的這個電池儲能系統(tǒng)是APS公司與EPC承包商和安裝商AES公司合作部署的兩個2MW/2MWh電池儲能項目之一。開展這個調(diào)查目的是分析電池儲能系統(tǒng)使用情況，以及電池儲能系統(tǒng)如何幫助公用事業(yè)公司整合其服務(wù)區(qū)域日益增長的住宅太陽能發(fā)電設(shè)施的能力。
根據(jù)調(diào)查，在事故發(fā)生當(dāng)天，這個電池儲能系統(tǒng)正常運行，也就是說在白天獲取太陽能發(fā)電設(shè)施的電力進行充電，并在夜晚電力需求峰值期間向電網(wǎng)放電。APS公司收集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在4月19日下午5點之前，電池組電壓在這個電池儲能系統(tǒng)的一個充電周期內(nèi)突然下降。隨后不久，電池就開始出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象。
DNV GL在發(fā)布的報告指出，該電池儲能系統(tǒng)的煙霧探測系統(tǒng)此時開始運行，但由于火熱蔓延到相鄰電池而使更多的電池釋放可燃性氣體，導(dǎo)致電池儲能設(shè)施內(nèi)部積聚大量可燃性氣體。而當(dāng)消防人員在發(fā)生熱失控三個小時之后打開集裝箱的側(cè)門之后的2～3分鐘內(nèi)發(fā)生爆炸，爆炸導(dǎo)致這個電池儲能設(shè)施的側(cè)門和后門以及其他碎屑被爆炸的沖擊波沖出。
對于韓國部署的電池儲能系統(tǒng)項目從2017年8月開始發(fā)生數(shù)十起火災(zāi)，DNV GL此前曾經(jīng)表示，電池的微小缺陷或其他問題并不會導(dǎo)致更嚴(yán)重的故障。而DNV GL日前在其關(guān)于APS公司電池儲能系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)爆炸的報告中指出，韓國電池儲能系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)現(xiàn)在看來不僅與鎳鈷錳三元鋰離子電池有關(guān)，在某些情況下也與磷酸鐵鋰(LFP)電池有關(guān)。這些火災(zāi)最初被認(rèn)為主要是由于不適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)集成所引起的，但后來也發(fā)現(xiàn)在許多情況下是由電池故障造成的。
DNV GL在這份報告中聲稱：“行業(yè)廠商從這些事件中吸取的教訓(xùn)是，鋰離子電池本身就很脆弱，任何電力、熱能或機械的操作失誤或濫用，以及內(nèi)部缺陷都可能引發(fā)電池故障和熱失控。”
DNV GL為此得出結(jié)論，儲能行業(yè)可以利用的一些最佳實踐可能會避免類似事件的發(fā)生，首先需要解決電池質(zhì)量問題。除此之外，電池之間和電池機架之間需要設(shè)置物理屏障或防止級聯(lián)的屏障。報告指出，采用更好的通風(fēng)系統(tǒng)可以讓在消防人員進入之前就將可燃?xì)怏w排放出來，而撲滅電池儲能系統(tǒng)內(nèi)部火災(zāi)的措施還需要加強滅火、通風(fēng)和冷卻等措施。DNV GL還指出，現(xiàn)在已經(jīng)有一些尚未啟用的電池儲能系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)，其中包括美國消防協(xié)會(NFPA)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
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