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在公用事業(yè)廠商亞利桑那州公共服務(wù)公司（APS）在亞利桑那州鳳凰城附近運(yùn)營(yíng)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)起火爆炸之后，已經(jīng)過(guò)去了將近六個(gè)月的時(shí)間，這起儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全事件顛覆了業(yè)界對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性的理解。
這起電池儲(chǔ)能系統(tǒng)起火并發(fā)生爆炸的事件致使多名消防人員受傷，也破壞了美國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)的安全運(yùn)行記錄。，這也表明，即使儲(chǔ)能系統(tǒng)由經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員運(yùn)營(yíng)和管理，其發(fā)生爆炸也表明了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。
調(diào)查人員對(duì)從火場(chǎng)中取出的電池模塊進(jìn)行檢測(cè)
APS公司在擁有和運(yùn)營(yíng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)方面投入了大量資金，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于大多數(shù)公用事業(yè)公司。儲(chǔ)能廠商Fluence公司在2017年為APS公司部署這個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)并一直運(yùn)營(yíng)。
APS公司的這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)并不缺乏運(yùn)營(yíng)和管理經(jīng)驗(yàn)，也沒(méi)有任何明顯的技術(shù)故障。那么問(wèn)題到底出現(xiàn)在哪里？
Fluence公司首席運(yùn)營(yíng)官John Zahurancik 說(shuō)，“總的來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)是按照預(yù)期的方式進(jìn)行的，所以我們現(xiàn)在正在分析導(dǎo)致發(fā)生這種情況的各種因素。”
為了調(diào)查和挖掘更多的細(xì)節(jié)，調(diào)查人員采用新技術(shù)，將燒壞的電池安全地從儲(chǔ)能系統(tǒng)中取出，電池殘骸最終送到密歇根州的法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行詳細(xì)分析。
但是這個(gè)調(diào)查正在重塑APS公司對(duì)鋰離子電池技術(shù)的看法。APS公司表示，仍將致力于大規(guī)模部署采用鋰離子電池的儲(chǔ)能設(shè)施，以儲(chǔ)存亞利桑那州廉價(jià)而豐富的太陽(yáng)能。調(diào)查結(jié)果將用來(lái)指導(dǎo)的新安全框架，也將為美國(guó)乃至世界的儲(chǔ)能部署提供更多有用信息。
這場(chǎng)火災(zāi)推遲了亞利桑那州的一些電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的部署，并且在其他公用事業(yè)公司的主要話題中將儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全問(wèn)題列為首要考慮因素。據(jù)預(yù)測(cè)，美國(guó)今年的電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)部署量可能低于預(yù)期，盡管也有市場(chǎng)因素，但很難擺脫火災(zāi)對(duì)儲(chǔ)能部署的不利影響。
調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，在未來(lái)兩年，美國(guó)儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署將每年翻一番，但這可能取決于儲(chǔ)能廠商在此次火災(zāi)之后是否果斷采取行動(dòng)來(lái)鞏固對(duì)電池安全的信心。
APS公司技術(shù)創(chuàng)新和集成總監(jiān)Scott Bordenkircher說(shuō)：“鋰離子電池和儲(chǔ)能系統(tǒng)今后還可能出現(xiàn)這樣的事件，對(duì)于行業(yè)人士來(lái)說(shuō)完全避免是不現(xiàn)實(shí)的。但儲(chǔ)能行業(yè)必須首先確保此類事件也不會(huì)導(dǎo)致人員傷亡，也就是消除電池發(fā)生爆炸的二次事件，在我們的這個(gè)案例中，這是導(dǎo)致消防員受傷的主要原因。”
為了達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的電池安全觀念和標(biāo)準(zhǔn)將不得不改變。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)隔離火勢(shì)蔓延
雖然相關(guān)各方尚未透露這個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)起火的原因，但調(diào)查人員很快確定了起火的位置：一個(gè)安裝14個(gè)電池模塊的機(jī)架，其中。監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)到這些電池模塊上的電壓有所下降，隨后溫度升高。但好在由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原因，這個(gè)機(jī)架的火勢(shì)沒(méi)有蔓延到其他機(jī)架，這顯著減少了火災(zāi)的損害程度。
就調(diào)查人員而言，其問(wèn)題在于被燒毀的機(jī)架位于儲(chǔ)能系統(tǒng)下方位置，周圍機(jī)架上的電池保持在90％左右的荷電狀態(tài)。Bordenkircher表示，調(diào)查人員的關(guān)鍵證據(jù)表明當(dāng)時(shí)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有的容量為1.5MWh。但是，由于儲(chǔ)能系統(tǒng)受到了高溫和高壓的爆炸力的影響，其他電池的常規(guī)放電措施可能會(huì)帶來(lái)很大的風(fēng)險(xiǎn)。
Bordenkircher說(shuō)，“我們不能使用原來(lái)的布線和電路，我們必須非常謹(jǐn)慎地處理這種情況，并對(duì)所有電池模塊進(jìn)行放電，以使工作人員能夠安全進(jìn)行取證工作。”
該公司的調(diào)查團(tuán)隊(duì)為此提供了一個(gè)新的解決方案，因?yàn)殡姵貎?chǔ)能系統(tǒng)很少遭遇這種特殊情況。
調(diào)查人員拆除每個(gè)機(jī)架的布線，然后將電池模塊從機(jī)架中取出，然后將其放電。在此過(guò)程中由于季風(fēng)來(lái)襲，APS公司在現(xiàn)場(chǎng)還搭建了一個(gè)巨大的帳篷，以免受外界影響。
Bordenkircher說(shuō)，在經(jīng)過(guò)大約9個(gè)星期的工作，拆除了364塊電池模塊之后，工作人員將故障機(jī)架取出來(lái)，這個(gè)已經(jīng)完全熔化的機(jī)架隨后運(yùn)送到密歇根州的法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行一系列測(cè)試。
調(diào)查表明是氣體爆炸而不是電池發(fā)生爆炸
調(diào)查過(guò)程圍繞兩個(gè)事件中展開。首先是調(diào)查這個(gè)機(jī)架電池著火的原因，這種情況通常被電池工程師稱為熱失控。另一個(gè)事件是，為當(dāng)消防人員打開儲(chǔ)能系統(tǒng)的柜門時(shí)發(fā)生了爆炸。
雖然法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室正在尋找起火原因，但另一條調(diào)查線索表明，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可能是由于氣態(tài)物質(zhì)積聚并導(dǎo)致爆炸。Bordenkircher說(shuō)，模擬測(cè)試的初步結(jié)果可能在未來(lái)幾周內(nèi)得出。
Bordenkircher解釋說(shuō)，“電池模塊本身沒(méi)有爆炸，實(shí)際上是容器內(nèi)積聚的氣體達(dá)到了爆炸點(diǎn)。”
人們對(duì)電池安全性的討論往往集中在電池本身上，即存儲(chǔ)大量能量的鋰離子電池組安裝在狹窄的空間中，如果電氣短路或其他一些故障破壞正常的電力供應(yīng)，其易燃部件就會(huì)持續(xù)燃燒，直至燃料耗盡。
正如行業(yè)媒體當(dāng)時(shí)報(bào)道的那樣，鋰離子電池具有著火的風(fēng)險(xiǎn)，但也有鮮為人知的特性：那就是釋放爆炸性氣體。DNV GL公司曾經(jīng)為紐約市利益相關(guān)者測(cè)試電池安全性，該公司研究人員在密閉環(huán)境中點(diǎn)燃鋰離子電池后，發(fā)生了多次爆炸。這些調(diào)查和測(cè)試表明需要采用通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)清除這些電池逸出的這些氣體。
美國(guó)其他地區(qū)部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)沒(méi)有采取通風(fēng)系統(tǒng)主要有兩個(gè)原因：一是紐約市當(dāng)局考慮將大量電池部署在人員極其密集的城市環(huán)境中會(huì)帶來(lái)安全隱患，并且正在編寫相應(yīng)的安全法規(guī)，法規(guī)規(guī)定的安全措施使電池安裝極為費(fèi)事費(fèi)時(shí)。而部署在沙漠中或遠(yuǎn)離人口中心的公用事業(yè)設(shè)施上的電池儲(chǔ)能設(shè)施則很少考慮這樣的風(fēng)險(xiǎn)。二是通風(fēng)系統(tǒng)可以替代滅火技術(shù)，而目前的滅火技術(shù)采用氣溶膠抑制劑隔絕空氣撲滅火焰。而通過(guò)通風(fēng)孔釋放爆炸性氣體可能會(huì)給燃燒的電池提供更多氧氣，并使火勢(shì)蔓延。
遵循當(dāng)前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)生火災(zāi)的這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)沒(méi)有部通風(fēng)裝置，只是安裝了滅火裝置和相關(guān)觸發(fā)傳感器，但卻缺乏專門檢測(cè)爆炸性氣體積聚的能力。
Bordenkircher說(shuō)：“顯然，這起事件是一個(gè)更好了解潛在故障模式的催化劑。當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，這將導(dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和工程方面發(fā)生變化。”
這些變化可能包括部署某種形式的通風(fēng)裝置，但關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)一個(gè)既能控制火災(zāi)又在產(chǎn)生爆炸性氣體時(shí)將其安全排出。
Bordenkircher說(shuō)：“工程師需要為此付出巨大的努力，并致力將所有設(shè)備集成在一起。”
運(yùn)營(yíng)和操作方式已經(jīng)變更
APS公司還擁有另外兩個(gè)由Fluence公司部署的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，并且在火災(zāi)事件發(fā)生后停止運(yùn)營(yíng)。Festival Ranch儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置與發(fā)生火災(zāi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)相同，而Punkin Center儲(chǔ)能設(shè)施仍處于關(guān)閉狀態(tài)，并與電網(wǎng)斷開。
Festival Ranch儲(chǔ)能系統(tǒng)原來(lái)計(jì)劃搬遷到其他地方，所以APS公司可以停止運(yùn)營(yíng)。Punkin Center儲(chǔ)能系統(tǒng)主要是為偏遠(yuǎn)的沙漠社區(qū)提供峰值電力，以替代計(jì)劃升級(jí)改造的電力線路，但夏季用電高峰期已經(jīng)結(jié)束，而APS公司預(yù)計(jì)可能發(fā)生電池故障，為此現(xiàn)場(chǎng)安裝了幾臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)。
Bordenkircher說(shuō)：“我們不需要關(guān)閉任何客戶的電源，但我們確實(shí)需要運(yùn)行一些柴油發(fā)電機(jī)。”
Zahurancik表示，F(xiàn)luence公司也同樣建議其他客戶運(yùn)營(yíng)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中止運(yùn)營(yíng)或降低額度。此后，F(xiàn)luence公司對(duì)電池組件和儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行檢查，減少了這些運(yùn)營(yíng)限制。它還將安全公告發(fā)送給客戶，并提供有關(guān)預(yù)防措施的建議。
Zahurancik指出，該公司已經(jīng)更新了其控制系統(tǒng)，因此現(xiàn)在有更多的警告措施可以觸發(fā)儲(chǔ)能系統(tǒng)的緊急停機(jī)。主要電池制造商LG Chem公司為這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)提供了電池，并且根據(jù)過(guò)去幾年對(duì)韓國(guó)發(fā)生20多次電池儲(chǔ)能系統(tǒng)起火的調(diào)查提出了更多的警告。
此外，F(xiàn)luence公司邀請(qǐng)了第三方專家來(lái)審查其所有設(shè)計(jì)。Zahurancik說(shuō)，到目前為止，調(diào)查發(fā)現(xiàn)其電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)沒(méi)有問(wèn)題，但是他們正在研究增加更多的設(shè)計(jì)以確保更高的安全性。
APS公司仍然表示計(jì)劃到2025年部署裝機(jī)容量為850W的儲(chǔ)能系統(tǒng)，這是迄今為止該公司最為雄心勃勃的發(fā)展目標(biāo)之一。但是APS公司暫停了一些部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)議，直到解決安全問(wèn)題之后才進(jìn)行部署，其中包括與Invenergy公司達(dá)成的具有里程碑意義的儲(chǔ)能部署協(xié)議。
Bordenkircher說(shuō)，“保證安全比儲(chǔ)能系統(tǒng)按照時(shí)間表部署更加重要。”
原標(biāo)題：APS公司電池儲(chǔ)能系統(tǒng)爆炸事件正在改變儲(chǔ)能廠商傳統(tǒng)安全觀念
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