2018年，韓國靈巖風(fēng)力發(fā)電廠的儲能設(shè)備發(fā)生火災(zāi)，造成706平方米電池儲存建筑和3500塊以上鋰電池全部被燒毀。
近日，位于北京南四環(huán)的一個儲能電站發(fā)生爆炸，造成人員傷亡，引起了廣泛關(guān)注和討論。
在全球范圍內(nèi)，電化學(xué)儲能（以下簡稱“儲能”）項(xiàng)目爆炸事故已經(jīng)發(fā)生過很多起。據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去一年，全世界儲能電站發(fā)生火災(zāi)超過30起。2017年8月至2019年6月，韓國共發(fā)生了23起鋰電池儲能項(xiàng)目火災(zāi)，韓國政府由此組建事故調(diào)查委員會，負(fù)責(zé)徹查此事，韓國儲能行業(yè)也因此陷入了長達(dá)半年的停滯期。直到2019年6月11日，韓國行業(yè)通商資源部公布了韓國儲能電站火災(zāi)調(diào)查結(jié)果，韓國儲能行業(yè)才得以繼續(xù)發(fā)展。但今年4月6日下午，韓國又有一光伏電站的儲能系統(tǒng)起火，造成約4.4億韓元經(jīng)濟(jì)損失。
行業(yè)發(fā)展迅速，安全沒有跟上形勢
儲能系統(tǒng)（ESS）是現(xiàn)代電力系統(tǒng)及智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)可再生能源并網(wǎng)消納及分布式發(fā)電高效利用的重要環(huán)節(jié)。隨著電池技術(shù)的不斷進(jìn)步及其成本的降低，以鋰離子電池為主的電化學(xué)儲能系統(tǒng)近年來得到了迅速發(fā)展及工程應(yīng)用。根據(jù)此前調(diào)查結(jié)果披露的數(shù)據(jù)，截至2019年，韓國共有1490個儲能電站。2018年，全球新增的投運(yùn)儲能電站中，有45%來自韓國，其次是中國，占比17%。
韓國儲能行業(yè)發(fā)展迅速，與韓國行業(yè)政策的扶持密不可分。在韓國的可再生能源配額制中，儲能行業(yè)地位頗高。2015年起，韓國開始為配套儲能系統(tǒng)的風(fēng)電給予額外的可再生能源證書獎勵。2017年起，安裝儲能系統(tǒng)的光伏電站也可以獲得額外獎勵。配套儲能的風(fēng)電光伏電站在可再生能源證書計(jì)算中的權(quán)重遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他不配套儲能的電站。此外，韓國政府在島嶼儲能、用戶側(cè)儲能方面，都出臺了相關(guān)扶持政策。
可惜韓國儲能業(yè)界沒能珍惜大好機(jī)會，反而讓這一行業(yè)成為事故多發(fā)的行業(yè)。為此，韓國國內(nèi)曾有人譏諷，儲能行業(yè)“規(guī)模第一，安全倒數(shù)第一”。
有專業(yè)人士分析，韓國儲能行業(yè)連續(xù)發(fā)生火災(zāi)，可能和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立不完善有關(guān)。在韓國決定大力支持儲能行業(yè)發(fā)展之時，韓國國內(nèi)并沒有完善的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)，而是通過這些事故，才推動了標(biāo)準(zhǔn)的制定和修改。2019年的調(diào)查報告也專門強(qiáng)調(diào)，韓國將制定專門針對儲能系統(tǒng)的消防標(biāo)準(zhǔn)和火災(zāi)應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)營程序，強(qiáng)化儲能產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證。
目前在全世界范圍內(nèi)，儲能標(biāo)準(zhǔn)的制定都還處于起步階段。日本起步相對較早，在福島核事故之后大力發(fā)展可再生能源，補(bǔ)貼儲能行業(yè)。但在提供補(bǔ)貼的同時，要求產(chǎn)品在安全性方面必須達(dá)標(biāo)，因而建立起一套標(biāo)準(zhǔn)。這套標(biāo)準(zhǔn)從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展為國家標(biāo)準(zhǔn)，最后又成為國際標(biāo)準(zhǔn)的一部分。
儲能企業(yè)陷入經(jīng)營危機(jī)
韓國政府從2018年12月27日起，著手調(diào)查儲能行業(yè)一系列火災(zāi)事故的原因。在調(diào)查的近5個月時間內(nèi)，韓國政府要求國內(nèi)儲能設(shè)備都要停機(jī)以防止出現(xiàn)人員傷亡。LG化學(xué)公司、三星SDI公司和LS工業(yè)系統(tǒng)公司等儲能企業(yè)由于政府多次推遲公布火災(zāi)原因而陷入經(jīng)營危機(jī)。
來自學(xué)術(shù)界、研究機(jī)構(gòu)、測試和認(rèn)證機(jī)構(gòu)等的19名儲能領(lǐng)域?qū)＜医M成調(diào)查小組，對23個事故現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，來自電力安全公司和韓國電力公司等9家機(jī)構(gòu)的約90人參加了火災(zāi)原因測試，最終于2019年6月11日，韓國政府正式公布調(diào)查結(jié)果。
所有23起儲能系統(tǒng)火災(zāi)事故中有14起在充電后發(fā)生，6起發(fā)生在充放電過程中，3起在安裝和施工過程中發(fā)生。電池制造商LG化學(xué)有12起，三星SDI有8起，其他廠商產(chǎn)品有3起。
此外調(diào)查結(jié)果顯示，在2017年初期，LG化學(xué)生產(chǎn)的部分電池被發(fā)現(xiàn)了極片折疊和切斷不良、活性物質(zhì)涂層不良等制造缺陷。調(diào)查人員表示，約180次的火災(zāi)重復(fù)試驗(yàn)證明，這種缺陷不會產(chǎn)生火災(zāi)，但可能會成為引起火災(zāi)的“間接”要素，如果長期使用仍然會很危險。
當(dāng)時，LG化學(xué)方面表示接受火災(zāi)事故原因調(diào)查委員會的調(diào)查結(jié)果：2017年初期的產(chǎn)品有過一些缺陷，后期都采取了改善措施，如改善工程設(shè)計(jì)、增加檢查工作等，后續(xù)產(chǎn)品沒有問題。該公司同時表示，未來會對產(chǎn)品嚴(yán)加篩選，遵守相關(guān)安全管理要求。
最終，調(diào)查結(jié)果顯示事故原因主要為四個方面：電擊保護(hù)系統(tǒng)不良，運(yùn)營操作環(huán)境管理不善，安裝疏忽，儲能系統(tǒng)集成控制保護(hù)系統(tǒng)管理不善。
報告指出，電池內(nèi)部及成組問題、外部電氣故障、電池保護(hù)裝置（直流接觸器爆炸）、水分或粉塵或鹽水等造成的接觸電阻增大及絕緣性能下降等問題將可能直接誘發(fā)電池?zé)崾Э亍６姵毓芾硐到y(tǒng)（BMS）、儲能變流器（PCS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）之間信息共享不完備或不及時，PCS和電池之間的保護(hù)配置與協(xié)調(diào)不當(dāng)、PCS故障修理后電池的異常、測量裝置及管理系統(tǒng)之間發(fā)生沖突等系統(tǒng)管理問題，則可能使故障因不能及時有效得到管控而演化為事故。
在電池本體安全性方面，該調(diào)查報告中對模擬制作的極片折疊和切斷不良的電池進(jìn)行充放電測試，在約180次循環(huán)過程中未發(fā)生能夠?qū)е缕鸹鸬碾姵貎?nèi)部短路問題，未明確提出電池內(nèi)部故障是否能觸發(fā)安全事故演化。然而，從事故觸發(fā)階段的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，充電后等待階段的事故發(fā)生占比超過60%。
在充電后等待階段，系統(tǒng)通常處于斷路狀態(tài)，外部電氣故障等外部條件觸發(fā)電池?zé)崾Э氐母怕蕦@著降低。同時，該階段電池本體通常處于高荷電狀態(tài)，一方面更易受外部濫用影響觸發(fā)熱失控，另一方面電池可能存在局部過充問題，由電池本體引發(fā)的系統(tǒng)安全事故概率將顯著上升。
事實(shí)上，韓國在2019年8月至12月間又新增5起儲能電站事故。后續(xù)報道指出，這幾起事故都是由于電池逐漸過熱導(dǎo)致起火的，由電池本體觸發(fā)儲能系統(tǒng)安全事故的可能性極大。
專家：鋰電池應(yīng)用于電力儲能，還需技術(shù)突破
新能源行業(yè)專家認(rèn)為，鋰離子電池不容易點(diǎn)燃，但是一旦著火，其火焰無法使用水撲滅，還會出現(xiàn)如煙花一般的連環(huán)爆炸。儲能行業(yè)需要政府或安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)高度重視，相關(guān)企業(yè)要定期對已安裝的儲能系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全方位檢查。
中國科學(xué)院電工所儲能技術(shù)組組長陳永翀教授認(rèn)為，目前的儲能鋰電池系統(tǒng)缺乏內(nèi)部可控的安全設(shè)計(jì)，一旦某個電池出現(xiàn)熱失控，很容易導(dǎo)致電池系統(tǒng)的整體失控。因此，鋰電池應(yīng)用于電力儲能，還需要較大的技術(shù)突破，以解決安全和壽命問題。另外，儲能電池的應(yīng)用安全標(biāo)準(zhǔn)體系也需要建立起來，避免安全事故的發(fā)生。
除此之外，儲能電站的消防措施也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。有專家指出，電池室的防火設(shè)計(jì)（自動報警系統(tǒng)、防火間距、耐火等級、防爆設(shè)計(jì)、排風(fēng)排煙、防火墻等）要充分考慮火災(zāi)、爆炸情形，最大限度地防止成災(zāi)；滅火設(shè)施要充分考慮滅火和抑爆，特別是當(dāng)前沒有很適合的滅火劑，既能滅火，又能控制復(fù)燃（熱失控），可以考慮利用消防沙結(jié)合其他滅火劑的方法。對于儲能電站等新興能源行業(yè)，消防理念應(yīng)貫穿于整個項(xiàng)目的全領(lǐng)域。儲能電站的應(yīng)用領(lǐng)域在迅速擴(kuò)大，包括發(fā)電側(cè)、用電側(cè)的儲能場景越來越豐富，有火災(zāi)爆炸風(fēng)險的區(qū)域涉及電池室、變電室（逆變器室）等多個部位，消防部門應(yīng)與專業(yè)領(lǐng)域人員聯(lián)手，共同研究解決有可能存在的消防安全問題。
（本報記者 徐思萌綜合整理）
