中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)不完全統(tǒng)計，9月下半月，全球發(fā)生儲能系統(tǒng)起火及爆炸事故8起，包括美國Valley Center儲能項目電池儲能單元起火、澳大利亞Bouldercombe電池儲能項目起火、法國養(yǎng)雞場光伏儲能裝置爆炸等。
8起儲能事故，戶儲項目過半
事故匯總后發(fā)現(xiàn)，8起儲能火災(zāi)事故中，戶用儲能項目發(fā)生儲能系統(tǒng)起火及爆炸事故占比過半（5/8）。同時，大型儲能電站、工商業(yè)儲能系統(tǒng)亦有涉及。
對9月8大儲能事故進行分析，我們得到了兩個結(jié)論：其一是，戶儲火災(zāi)事故頻繁，原因與戶儲系統(tǒng)數(shù)量多、規(guī)模小、技術(shù)規(guī)范等不齊全有關(guān)；其二是，儲能電池?zé)崾Э剡^程中釋放的有害氣體及毒物，已經(jīng)成為了儲能火災(zāi)二次傷害重災(zāi)區(qū)。
9月29日，由于技術(shù)故障，德國克萊因卡爾一個戶用光伏系統(tǒng)配套部署的電池儲能系統(tǒng)發(fā)生儲能系統(tǒng)爆炸，并冒出濃煙。該事故未造成人員受傷，但由于遭到煙熏，該住宅目前無法居住。
9月29日，由于光伏儲能設(shè)施的鋰電池發(fā)生爆炸，法國Saint-Esprit的Peter Maillet區(qū)一養(yǎng)雞場發(fā)生火災(zāi)。該事故無人員傷亡，但附近的房屋窗戶被炸毀，經(jīng)濟損失達百萬歐元。
9月27日，德國埃倫弗里德斯多夫一戶儲系統(tǒng)起火，有兩人受傷入院，附近的一條高速公路不得不關(guān)閉，但并沒有有關(guān)電池儲能系統(tǒng)來源的任何細節(jié)。
9月26日晚，澳大利亞昆士蘭州羅克漢普頓以南的Bouldercombe電池儲能項目起火，現(xiàn)場無人員傷亡。據(jù)悉，Bouldercombe電池儲能項目由40個Megapack 2.0單元組成，初始容量為50MW/100MWh，預(yù)計10月投入運營。投運后將成為昆士蘭州首批獨立大型電池儲能系統(tǒng) (BESS) 之一。
9月24日，由于大篷車后部的光伏電池儲能裝置有缺陷，奧地利阿爾塔赫的一個花園定居點發(fā)生了一起事件。避難所和一棟附屬建筑完全被火焰吞沒。
9月24日，奧地利克恩頓州費爾德基興消防局對一起地窖火災(zāi)做出了反應(yīng)。從應(yīng)急部門拍攝的照片來看，此次事件涉及的儲能系統(tǒng)尚不清楚。據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報道，午夜前，該房屋的居民被一聲巨響驚醒，房屋的地下室起火。
9月19日，德國科切爾發(fā)生了一起地下室火災(zāi)，相關(guān)部門在地下室的技術(shù)室中發(fā)現(xiàn)了一塊冒煙的電池。該事故無人員傷亡。
9月18日下午，美國加利福尼亞州圣地亞哥縣北部的Valley Center儲能項目發(fā)生電池儲能單元起火事件。緊鄰事故現(xiàn)場四分之一英里范圍內(nèi)的住戶和企業(yè)已進行了疏散，同時，距離現(xiàn)場半英里內(nèi)的人們被要求就地避難。
戶儲火災(zāi)事故高發(fā)原因及對策
從上文可以看到，9月下半月全球至少發(fā)生了8起儲能系統(tǒng)起火及爆炸事故，其中5起（超過一半的事故）是由戶用儲能項目引起的。包括德國克萊因卡爾、法國Saint-Esprit的養(yǎng)雞場、德國埃倫弗里德斯多夫的戶儲系統(tǒng)等。
戶儲火災(zāi)事故頻繁的原因可能與多方面因素有關(guān)。首先，戶用儲能系統(tǒng)的數(shù)量多，意味著更大的概率和頻率暴露于火災(zāi)風(fēng)險中。其次，由于規(guī)模小，它們可能在制造、安裝和維護時缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管，導(dǎo)致安全隱患。此外，與大型儲能系統(tǒng)相比，戶用系統(tǒng)可能缺少專業(yè)的運維團隊，進一步增加了安全風(fēng)險。
這些頻繁的事故不僅直接威脅到戶儲產(chǎn)品用戶的生命財產(chǎn)安全，還可能對儲能行業(yè)的長期發(fā)展和公眾的接受度產(chǎn)生不良影響。
因此，對于戶用儲能系統(tǒng)，提高安全標(biāo)準(zhǔn)、加強技術(shù)研發(fā)和規(guī)范管理尤為重要。建議制定更加嚴(yán)格的生產(chǎn)和安裝標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵制造商進行更深入的技術(shù)研究，以增強電池的安全性和穩(wěn)定性。同時，對使用者提供必要的培訓(xùn)和指導(dǎo)，確保他們在日常使用和維護中能夠遵循正確的操作程序。
有害氣體及毒霧，已成儲能火災(zāi)二次傷害重災(zāi)區(qū)
鋰電池?zé)崾Э厥且粋€連續(xù)性過程，分為早期熱失控、電池鼓包以及起火爆炸三個階段。在這些階段中，電池因內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)與溫度上升釋放出大量氣體，例如二氧化碳、氟化氫和氫氣。這些氣體除了具有爆炸風(fēng)險，還具有強烈的毒性和刺激性。
以德國克萊因卡爾的事故為例，電池在爆炸后釋放出濃煙，導(dǎo)致住宅被煙熏而不宜居住。再如2019年4月19日美國亞利桑那州APS電力公司儲能電站火情中，由于熱失控儲能電池釋放出易爆氣體，并在集裝箱內(nèi)部累積，最終因不明因素引燃導(dǎo)致爆炸發(fā)生。造成多名人員受傷，其中一名消防主管與一名工程師在爆燃事件中受到重傷。
換言之，除了火災(zāi)和爆炸的直接危害，儲能電池?zé)崾Э剡^程中釋放的有毒和刺激性氣體會對附近居民和環(huán)境造成二次傷害。這些氣體在被吸入后可能導(dǎo)致呼吸困難、眼部、皮膚刺激甚至中毒。長時間的暴露還可能引發(fā)慢性健康問題。
因此，設(shè)計和運營儲能電池時，除了預(yù)防電池?zé)崾Э赝?，還需有策略地預(yù)防和處理這些有害氣體的泄露?？赡艿拇胧┌ǎ杭訌婋姵氐耐獠棵芊?、安裝有害氣體檢測器以及設(shè)置專門的排氣系統(tǒng)等。
儲能鋰電池?zé)崾Э厝A段
儲能鋰離子電池?zé)崾Э刂饕蛴袃蓚€：一個是外部原因，儲能電站空間密閉，內(nèi)部存儲大量能量，充放電時電化學(xué)反應(yīng)會釋放熱能，本身具有潛在熱失控危險；另一個是內(nèi)部原因，鋰離子電池電解液電化學(xué)反應(yīng)引發(fā)的副反應(yīng)容易引發(fā)熱失控。
鋰電池一旦發(fā)生熱失控，將經(jīng)歷三個階段：熱失控早期（100℃左右）、電池鼓包階段（300℃左右）和起火爆炸階段（超過300℃）。
第一階段，熱失控早期，電池內(nèi)部溫度升高至100℃左右，SEI分解，隔膜融化，產(chǎn)生氣體。
這一階段，電池內(nèi)部溫度迅速升高至接近100℃，電池負極表面的固體電解質(zhì)界面膜鈍化層分解，電池SEI膜失去保護。超過100℃，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳等氣體。150℃左右，電池內(nèi)聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜先后融化，電池電解液與正極發(fā)生反應(yīng)。
同時，電池溫度上升過程中，電池正負極接觸引發(fā)短路。電解液與其他有機溶劑發(fā)生分解、放熱化學(xué)反應(yīng)，釋放二氧化碳、氟化氫、氫氣等氣體。
第二階段，電池鼓包階段，電池內(nèi)部溫度升高至300℃左右，產(chǎn)生大量可燃氣體，產(chǎn)生鼓包現(xiàn)象。
這一階段，鋰離子電池內(nèi)溫度上升至300℃左右時，其內(nèi)部鋰與電解液、有機溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量甲烷、丙烷等碳氫可燃氣體。電池內(nèi)部空間密閉，氣體無法迅速擴散，在電池內(nèi)部大量累計，導(dǎo)致電池發(fā)生鼓包現(xiàn)象。
第三階段，起火、爆炸階段，電池內(nèi)部溫度超過300℃，電池內(nèi)發(fā)生強烈氧化還原反應(yīng)，出現(xiàn)明火。
這一階段，電池仍處于充電狀態(tài)，正極與電解液仍在進行強烈的氧化還原反應(yīng)，電池迅速升至高溫并釋放大量有毒氣體。
目前，儲能電站多采用儲能艙形式，艙內(nèi)電池模組排列緊密成簇，處于熱失控高溫狀態(tài)的電池模組極易影響其他電池模組發(fā)生熱失控，引發(fā)連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致電池出現(xiàn)明火，最終爆炸。
