中國儲能網訊:據多家媒體報道,當地時間9月20日,美國加利福尼亞州蒙特雷(Monterey)太平洋瓦電(PG&E)公司的一個變電站著火,火源是由變電站中特斯拉Megapack的巨型電池儲能設備引發(fā)的。
據公司發(fā)言人表示,火災是20日凌晨1時30分左右被發(fā)現?;馂陌l(fā)生后,附近居民被緊急撤離,大火還導致道路被封鎖。
據蒙特雷當地的空氣污染控制官員理查德·斯特德曼表示,一般來說,鋰離子電池火災會釋放出鹽酸和氫氟酸等有毒成分,雖然目前關于這場火災是否會對空氣質量產生影響尚無法確定,但將在火災完全撲滅后與地方當局合作研究這個問題。
據悉,2021年7月
澳大利亞維多利亞州
特斯拉儲能電站在初步測試期間
電池組就曾因
冷卻劑泄漏導致短路引發(fā)火災
目前,在可再生能源發(fā)展剛需下
電化學儲能迎來了快速發(fā)展
包括我國在內,很多國家都在加快建設電化學儲能電站的步伐
國內某地電化學儲能電站
鋰離子電池作為電化學儲能中主要設備
其自身缺點給這些儲能電站
帶來了不小的安全風險
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據了解,位于Monterey county的電池儲能系統(tǒng)項目被稱為Elkhorn Battery,已于4月7日投運,并得到了加州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)的市場參與認證。它是由PG&E和特斯拉共同設計、建造和維護的,該項目由PG&E持有和運營。
Elkhorn由256個特斯拉Megapack電池單元組成,每個單元都將電池和PCS設備集成在一個柜子里,通過變壓器和開關設備連接到115kV輸電系統(tǒng)。
它可以提供182.5MW的功率,時長達到4小時,并將參與CAISO電力批發(fā)市場,提供輔助服務例如運行備用。
該位置還有另一處儲能設施——Vistra能源公司的400MW/1600MWh Moss Landing儲能站,這個儲能設施也由PG&E擁有,是世界上最大的電池儲能系統(tǒng),Vistra最近宣布計劃再增加350MW/1400MWh的儲能。在去年,由于噴淋系統(tǒng)的故障,它停運了一段時間。但在2022年2月13日晚上,加州Moss Landing儲能電站項目再次發(fā)生事故,大約有10個電池架被熔化。這是過去五個月里該項目發(fā)生的第二次事故。加州Moss Landing儲能電站項目由LG Energy Solution為項目提供了4500個TR1300電池架以及JH4高能量型電芯,Fluence是該項目的系統(tǒng)集成商以及工程承包商。
此外,2021年7月,澳大利亞300MW/450MWh的Victorian Big Battery電池儲能項目發(fā)生火災,調查結果顯示,事故原因為冷卻液泄漏導致電池單體熱失控,最終造成起火。該項目也是采用特斯拉Megapack電池儲能系統(tǒng)單元(項目計劃共計安裝212個單元)。在隨后發(fā)布的火災調查報告指出,這個事件是波及到特斯拉Megapacks產品的第一次火災。
2021年4月16日
北京市
11時50分許,位于豐臺區(qū)西馬場甲14號的北京福威斯油氣技術有限公司(以下簡稱福威斯油氣公司)光儲充一體化項目發(fā)生火災爆炸,事故造成1人遇難、2名消防員犧牲、1名消防員受傷,火災直接財產損失1660.81萬元。
經調查,事故直接原因系西電池間內的磷酸鐵鋰電池發(fā)生內短路故障,引發(fā)電池熱失控起火。北樓爆炸直接原因為南樓電池間內的單體磷酸鐵鋰電池發(fā)生內短路故障,引發(fā)電池及電池模組熱失控擴散起火,事故產生的易燃易爆組分通過電纜溝進入北樓儲能室并擴散,與空氣混合形成爆炸性氣體,遇電氣火花發(fā)生爆炸。
盡管,目前我國已經出臺了包括
《電化學儲能電站設計規(guī)范》
《光儲系統(tǒng)用功率轉換設備技術規(guī)范》
《電池儲能功率控制系統(tǒng)變流器技術規(guī)范》
在內的一系列國家標準和行業(yè)標準
但對儲能電站控制保護設備基本技術條件
儲能電站及電池系統(tǒng)運行維護
儲能電站運行環(huán)境要求
儲能電站消防安全等方面的標準仍然缺乏
電化學儲能電站的安全運行
仍然面臨不小的挑戰(zhàn)
鋰離子電池火災特征及撲救措施
常見安全隱患
一般來說,鋰離子電池出現安全問題表現為燃燒甚至爆炸。出現這些問題的根源在于電池內部的熱失控,此外,鋰離子電池還可能受到一些外部因素的影響發(fā)生安全問題,如過充、火源、擠壓、穿刺、短路等。
目前,市場上新能源汽車以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池使用最為廣泛。據統(tǒng)計,歷年電動車鋰離子電池火災事故中,68%由于內部或者外部短路造成,15%由于充放電造成,7%由于設備意外啟動造成,10%為其他原因造成。
從起火原因看,電氣故障和自燃是造成電動車火災的主要原因,而過充、電池單體故障、電氣線路短路是導致火災的根本原因。
火災特征
氣體逸出是鋰離子電池失控的主要表現之一。鋰離子電池起火,會急速噴出大量的白色煙霧, 其主要成分為鋰電池電解液的蒸氣或分解產物。在起火初期, 煙霧顏色差異是區(qū)分鋰電池起火和常見火災最明顯的特征之一。
鋰離子電池熱失控后,分解出的可燃氣體與空氣混合形成爆炸性混合氣體,遇鋰電池噴射出的高溫顆粒,在局部空間會發(fā)生爆燃,導致起火初期經常伴有爆炸聲響。
火災撲救方法
目前,鋰離子電池火災撲救主要有以下幾種方法。
1. 將滅火效果較好的滅火劑與降溫效果較好的滅火劑相結合。如使用全氟己酮和細水霧先后進行滅火,利用全氟己酮優(yōu)良的滅火作用熄滅電池火焰,隨后利用細水霧的降溫作用,及時降低熱失控電池溫度和環(huán)境溫度,防止電池發(fā)生復燃和熱失控傳播。
2. 通過間歇噴射滅火劑的方式進行高效滅火降溫。以全氟己酮作為滅火劑,發(fā)生火災時,首先噴射大量的全氟己酮進行滅火,降低模組中可燃氣體的濃度。隨后根據溫度變化,多次少量的間歇噴射全氟己酮,進行有效降溫和維持模組中全氟己酮的滅火濃度,防止電池發(fā)生復燃。
3. 將火災抑制膠囊置于電池內部也可以抑制電池熱失控,熄滅明火。抑制膠囊由全氟己酮、磷酸三甲酯和五氟丙烷組成。其中,全氟己酮為滅火劑,磷酸三甲酯為阻燃劑,五氟丙烷為驅動劑。電池熱失控時,膠囊受熱破裂,驅動劑將抑制劑推向電池內部,在短時間內熄滅電池火,并抑制電池內部反應,進而抑制熱失控的進一步擴展,防止發(fā)生熱失控傳播、火災蔓延等事故。值得注意的是,滅火后要及時排氣泄壓。電池熱失控時,產生大量的可燃易爆氣體,當電池火焰被熄滅后,這些可燃易爆氣體仍積聚在電池模組或者預制艙內,因此需要在電池滅火后及時將這些可燃易爆氣體排出,降低模組或預制艙內的壓力和濃度。