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电池缺陷导致爆炸发生,2019年亚利桑那州储能事故发布调查报告

作者:王小争 来源:储能与电力市场 发布时间:2020-07-29 浏览:
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2019年4月19日,位于亚利桑那州Surprise市,APS公司下属McMicken变电站的2MW/2.47MWh锂电储能系统(实际可用容量为2MWh)发生着火爆炸事故,并造成多名消防人员受伤,引起了多方关注,亚利桑那州公共服务部门也在此次事件后停止了其在电网上安装850兆瓦电池存储的计划。

2020年7月18日,亚利桑那公共服务部门发布了一份名为《麦克米肯电池储能系统事件的技术分析及建议》的报告(《McMicken Battery Energy Storage System Event Technical Analysis and Recommendations》),对2019年4月19日发生的麦克米肯电池储能系统热失控爆炸事件进行了分析,得出的主要结论如下:

可疑火灾实际上是一次广泛的级联热失控事件,由BESS的一个电池单元内的内部电池故障引发(cell pair 7, module 2, rack 15)。

在合理的科学确定性范围内,可以认为这种故障是由电池内部缺陷导致,特别是异常的锂金属沉积和树突状生长。

电池储能系统中安装的清洁剂灭火系统在事故发生时早期按照设计运行。但是,清洁剂灭火系统的设计是为了扑灭普通可燃物中的初期火灾。此类系统无法防止或阻止电池储能系统中的级联热失控。

电池单元之间缺乏足够的隔热层保护,促进了热失控通过热传递在rack 15中传播,隔热层保护可能会阻止或减慢热失控的传播。

在Rack15中发生的级联热热失控导致在电池储能系统中产生了大量的可燃气体。

在热失控开始后大约三个小时,消防员打开了电池储能系统的大门,导致爆炸。

以上描述的事故原因可简要总结为:

电池灭火系统未能阻止有故障的电池融化附近的其他电池,从而导致了“级联热失控”;

电池过热导致可燃气体积聚,消防队员打开该储能设施的大门点燃了其中的气体导致爆炸;

储能系统的电池间空间不足、可燃气体通风不足、以及缺乏对应急工作人员的适当培训。

另外, 报告揭示了此次爆炸事件的发生进程,如下表所示。

损害后的电池储能系统如下。

后面

侧面

内部

报告表示,该事件清楚地表明了与锂离子电池级联热失控有关的危害,并希望防止类似事件的发生,并对储能系统的安全性提出了以下建议:

解决现有和运营系统中热失控级联,通风和抑制的漏洞;

更新标准和法规,以直接解决未来储能系统中不断加剧的热失控问题。仅在标准附件或附录中承认级联的热失控不足以警告行业危险并且未达到要求预防的水平;

采用通风,灭火或冷却系统,以管理将来储能设施的热失控;

采用可减慢,或停止热失控期间电池单元和模块间的级联或传播的电池及电池储能系统设计;

开展教育,培训,制定应急响应程序,这些程序应考虑级联的热失控(包括可燃气体)的风险和危害,以及如何在故障后进入系统。

该储能系统是由Fluence能源公司组装(Fluence能源公司:AES公司和西门子公司的合资公司),LG Chem是该储能项目的电池供应商。

LG Chem公司对该报告的结论表示异议,称储能系统的安全性超出了电池的范畴,另外该公司目前新部署的项目已经包括了灭火设备和改进的安全系统。

LG Chem表示,该公司目前也在对火灾进行调查,计划调查完成并确定火灾的确切原因后发表对该报告的反驳意见。

研究报告还总结了截至McMicken事故发生时,在电池安全方面已经进行的相关研究,发布的标准以及法规,如下表所示。

以上大部分内容为“储能与电力市场”对调查报告部分内容的翻译,报告原文链接如下,感兴趣的读者可自行下载阅读:

https://www.aps.com/-/media/APS/APSCOM-PDFs/About/Our-Company/Newsroom/McMickenFinalTechnicalReport.ashx?la=en&hash=50335FB5098D9858BFD276C40FA54FCE

安全无小事。近年来,安全问题已经成为储能系统应用中面临的最主要的挑战之一,韩国已累计发生29起电池着火事故,中国也发生过多起电源侧、用户侧储能系统着火事故,各个国家和地区也正在采取各种措施、制定相关安全标准,希望能尽量避免此类事故发生。

关键字:储能电站安全 储能电池

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