2019年4月19日,位于亞利桑那州Surprise市,APS公司下屬McMicken變電站的2MW/2.47MWh鋰電儲能系統(實際可用容量為2MWh)發(fā)生著火爆炸事故,并造成多名消防人員受傷,引起了多方關注,亞利桑那州公共服務部門也在此次事件后停止了其在電網上安裝850兆瓦電池存儲的計劃。
2020年7月18日,亞利桑那公共服務部門發(fā)布了一份名為《麥克米肯電池儲能系統事件的技術分析及建議》的報告(《McMicken Battery Energy Storage System Event Technical Analysis and Recommendations》),對2019年4月19日發(fā)生的麥克米肯電池儲能系統熱失控爆炸事件進行了分析,得出的主要結論如下:
可疑火災實際上是一次廣泛的級聯熱失控事件,由BESS的一個電池單元內的內部電池故障引發(fā)(cell pair 7, module 2, rack 15)。
在合理的科學確定性范圍內,可以認為這種故障是由電池內部缺陷導致,特別是異常的鋰金屬沉積和樹突狀生長。
電池儲能系統中安裝的清潔劑滅火系統在事故發(fā)生時早期按照設計運行。但是,清潔劑滅火系統的設計是為了撲滅普通可燃物中的初期火災。此類系統無法防止或阻止電池儲能系統中的級聯熱失控。
電池單元之間缺乏足夠的隔熱層保護,促進了熱失控通過熱傳遞在rack 15中傳播,隔熱層保護可能會阻止或減慢熱失控的傳播。
在Rack15中發(fā)生的級聯熱熱失控導致在電池儲能系統中產生了大量的可燃氣體。
在熱失控開始后大約三個小時,消防員打開了電池儲能系統的大門,導致爆炸。
以上描述的事故原因可簡要總結為:
電池滅火系統未能阻止有故障的電池融化附近的其他電池,從而導致了“級聯熱失控”;
電池過熱導致可燃氣體積聚,消防隊員打開該儲能設施的大門點燃了其中的氣體導致爆炸;
儲能系統的電池間空間不足、可燃氣體通風不足、以及缺乏對應急工作人員的適當培訓。
另外, 報告揭示了此次爆炸事件的發(fā)生進程,如下表所示。
損害后的電池儲能系統如下。
后面
側面
內部
報告表示,該事件清楚地表明了與鋰離子電池級聯熱失控有關的危害,并希望防止類似事件的發(fā)生,并對儲能系統的安全性提出了以下建議:
解決現有和運營系統中熱失控級聯,通風和抑制的漏洞;
更新標準和法規(guī),以直接解決未來儲能系統中不斷加劇的熱失控問題。僅在標準附件或附錄中承認級聯的熱失控不足以警告行業(yè)危險并且未達到要求預防的水平;
采用通風,滅火或冷卻系統,以管理將來儲能設施的熱失控;
采用可減慢,或停止熱失控期間電池單元和模塊間的級聯或傳播的電池及電池儲能系統設計;
開展教育,培訓,制定應急響應程序,這些程序應考慮級聯的熱失控(包括可燃氣體)的風險和危害,以及如何在故障后進入系統。
該儲能系統是由Fluence能源公司組裝(Fluence能源公司:AES公司和西門子公司的合資公司),LG Chem是該儲能項目的電池供應商。
LG Chem公司對該報告的結論表示異議,稱儲能系統的安全性超出了電池的范疇,另外該公司目前新部署的項目已經包括了滅火設備和改進的安全系統。
LG Chem表示,該公司目前也在對火災進行調查,計劃調查完成并確定火災的確切原因后發(fā)表對該報告的反駁意見。
研究報告還總結了截至McMicken事故發(fā)生時,在電池安全方面已經進行的相關研究,發(fā)布的標準以及法規(guī),如下表所示。
以上大部分內容為“儲能與電力市場”對調查報告部分內容的翻譯,報告原文鏈接如下,感興趣的讀者可自行下載閱讀:
https://www.aps.com/-/media/APS/APSCOM-PDFs/About/Our-Company/Newsroom/McMickenFinalTechnicalReport.ashx?la=en&hash=50335FB5098D9858BFD276C40FA54FCE
安全無小事。近年來,安全問題已經成為儲能系統應用中面臨的最主要的挑戰(zhàn)之一,韓國已累計發(fā)生29起電池著火事故,中國也發(fā)生過多起電源側、用戶側儲能系統著火事故,各個國家和地區(qū)也正在采取各種措施、制定相關安全標準,希望能盡量避免此類事故發(fā)生。