中國儲能網(wǎng)訊:儲能系統(tǒng)是一個相當復雜的結(jié)構(gòu),它涉及多個不同技術(shù)領(lǐng)域的組件和系統(tǒng)的協(xié)同工作。從電池技術(shù)本身,到能量轉(zhuǎn)換和管理系統(tǒng),再到智慧云監(jiān)控、消防保護和散熱等輔助系統(tǒng),每個部分都有其獨特的設(shè)計要求和運行特點,這些組件相互關(guān)聯(lián)、相互影響,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能影響整個儲能系統(tǒng)的性能和安全性。儲能電站系統(tǒng)發(fā)生火災等安全事故的原因通常涉及多個因素,小編總結(jié)了以下七個主要原因:
1、電池問題:這是導致儲能電站事故的主要原因之一。電池在過充、過放、內(nèi)部短路、高溫等情況下,可能會發(fā)生熱失控,釋放出大量的熱量和可燃性氣體,引發(fā)火災甚至爆炸。
例如電池內(nèi)部短路,可能由隔膜損壞、電芯老化、使用過程中溫度過高、負極析鋰形成樹枝狀晶體生長刺破隔膜、生產(chǎn)質(zhì)量問題或其他外部因素(如運輸振動、碰撞、穿刺等)引起;電芯本身存在質(zhì)量問題或一致性差也可能增加風險。
2、熱失控管理缺陷:系統(tǒng)在運行過程中會產(chǎn)生熱量,如果儲能系統(tǒng)的熱失控系統(tǒng)不能準確監(jiān)測和控制電池的狀態(tài),如電壓、電流、溫度等,就無法及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在的問題,不能快速有效控制電池熱失控現(xiàn)象,增加事故風險。
3、安全設(shè)計不足:包括不合理的電站布局,如建筑式疊層布局導致大量電池集中在密閉空間,以及缺乏有效的防火分隔、消防設(shè)施和應急預案,一旦發(fā)生火災,難以迅速控制火勢。儲能系統(tǒng)存在一定的火災風險,應配備適當?shù)臏缁鹪O(shè)備,并確保安裝區(qū)域符合防火要求。
4、電子器件和線路故障:儲能系統(tǒng)中通常會使用一些電子元器件和線路,如:電池管理芯片、功率半導體器件、電感器、傳感器、直流母線、交流線路、控制線路。使用劣質(zhì)的電子元器件和線路可能無法準確地監(jiān)測和控制電池的關(guān)鍵參數(shù);影響系統(tǒng)的供電質(zhì)量,可能損壞與之連接的用電設(shè)備;會提供不準確的監(jiān)測數(shù)據(jù),誤導系統(tǒng)的控制策略,使系統(tǒng)無法在正常的工作范圍內(nèi)運行。將嚴重影響儲能系統(tǒng)的可靠性、帶來潛在的安全風險。
5、安裝運維不當:工作人員不專業(yè)、操作不規(guī)范、對設(shè)備不熟悉,或未按照規(guī)定進行維護保養(yǎng)等。例如電池的安裝不規(guī)范、接線錯誤、維護不及時等,都可能埋下安全隱患。建議儲能系統(tǒng)安裝完成后,進行全面的系統(tǒng)調(diào)試和測試,檢查各項功能是否正常,并遵守發(fā)改委、電網(wǎng)、消防等部門的規(guī)定,獲得必要的許可和審批。
6、濫用和老化:頻繁的充放電循環(huán)也會加速儲能系統(tǒng)的老化,深度放電和快速充電等不當?shù)某浞烹姺绞?,會加大電池?nèi)部的壓力和損耗。隨著使用時間的增長,電池內(nèi)部的化學物質(zhì)會發(fā)生不可逆的變化,電極材料的結(jié)構(gòu)和性能逐漸衰退,導致電池容量下降和內(nèi)阻增加,增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和安全風險。對于老化電池需要進行密切監(jiān)測和及時更換或維護,以確保儲能系統(tǒng)的安全運行。
7、環(huán)境因素:極端溫度、濕度等環(huán)境條件可能影響電池性能和穩(wěn)定性,增加火災風險。雷擊、洪水、地震等自然災害,可能損壞儲能電站的設(shè)備,導致事故發(fā)生。安裝儲能系統(tǒng)選擇干燥、通風良好、溫度適宜、無易燃易爆等腐蝕性氣體的安裝地點。
例如:美國加利福尼亞州 gateway 儲能電站火災事故原因,被認為是“三元鋰電池+堆疊電站+密閉空間+預警失靈”等綜合因素所致。該儲能電站的安全設(shè)計以及熱失控管理存在缺陷,大量電池集中在密閉空間,消防藥劑用盡后只能向內(nèi)部加水或從外部噴水,但整個監(jiān)控系統(tǒng)失效,內(nèi)部環(huán)境完全不可見、不可控,從而導致整個系統(tǒng)復燃甚至擴散,持續(xù)時間較長。此外,該電站運維手段較為單一、智能化程度不高,安全預警沒有做好。
而北京“4.16”儲能電站爆炸事故的調(diào)查結(jié)果顯示,南樓起火直接原因系西電池間內(nèi)的磷酸鐵鋰電池發(fā)生內(nèi)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(nèi)的單體磷酸鐵鋰電池發(fā)生內(nèi)短路故障,引發(fā)電池及電池模組熱失控擴散起火,事故產(chǎn)生的易燃易爆混合物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。該事故除了電池本身內(nèi)短路的直接原因,還存在有關(guān)涉事企業(yè)安全主體責任不落實、相關(guān)單位對安全監(jiān)督檢查工作研究部署及督促落實不夠等間接原因。
總結(jié):為減少儲能電站火災的發(fā)生,需要在電池質(zhì)量檢測、管理系統(tǒng)優(yōu)化、安全設(shè)計、監(jiān)控預警以及運維管理等多個方面采取措施,包括建立鋰電池全生命周期管理體系、優(yōu)化儲能電站安全設(shè)計、加強對電池數(shù)據(jù)的在線監(jiān)控檢測、完善儲能電站安全標準體系、提高工作人員的安全意識和技能水平等。同時,應制定嚴格的操作規(guī)程和應急預案,及時發(fā)現(xiàn)并處置電池異常情況。
在購買和安裝儲能系統(tǒng)時,務必將可靠、專業(yè)、有實力的儲能系統(tǒng)集成商,而非僅僅被價格所左右。