中國儲能網訊：在公用事業(yè)廠商亞利桑那州公共服務公司（APS）在亞利桑那州鳳凰城附近運營的電池儲能系統(tǒng)起火爆炸之后，已經過去了將近六個月的時間，這起儲能系統(tǒng)的安全事件顛覆了業(yè)界對儲能系統(tǒng)安全性的理解。
這起電池儲能系統(tǒng)起火并發(fā)生爆炸的事件致使多名消防人員受傷，也破壞了美國儲能行業(yè)的安全運行記錄。，這也表明，即使儲能系統(tǒng)由經驗豐富的專業(yè)人員運營和管理，其發(fā)生爆炸也表明了電池儲能系統(tǒng)潛在的風險。
調查人員對從火場中取出的電池模塊進行檢測
APS公司在擁有和運營電池儲能系統(tǒng)方面投入了大量資金，遠遠領先于大多數公用事業(yè)公司。儲能廠商Fluence公司在2017年為APS公司部署這個電池儲能系統(tǒng)并一直運營。
APS公司的這個儲能系統(tǒng)并不缺乏運營和管理經驗，也沒有任何明顯的技術故障。那么問題到底出現在哪里？
Fluence公司首席運營官John Zahurancik 說，“總的來說，儲能系統(tǒng)運營是按照預期的方式進行的，所以我們現在正在分析導致發(fā)生這種情況的各種因素。”
為了調查和挖掘更多的細節(jié)，調查人員采用新技術，將燒壞的電池安全地從儲能系統(tǒng)中取出，電池殘骸最終送到密歇根州的法醫(yī)實驗室進行詳細分析。
但是這個調查正在重塑APS公司對鋰離子電池技術的看法。APS公司表示，仍將致力于大規(guī)模部署采用鋰離子電池的儲能設施，以儲存亞利桑那州廉價而豐富的太陽能。調查結果將用來指導的新安全框架，也將為美國乃至世界的儲能部署提供更多有用信息。
這場火災推遲了亞利桑那州的一些電池儲能項目的部署，并且在其他公用事業(yè)公司的主要話題中將儲能系統(tǒng)的安全問題列為首要考慮因素。據預測，美國今年的電網儲能系統(tǒng)部署量可能低于預期，盡管也有市場因素，但很難擺脫火災對儲能部署的不利影響。
調研機構預計，在未來兩年，美國儲能系統(tǒng)的部署將每年翻一番，但這可能取決于儲能廠商在此次火災之后是否果斷采取行動來鞏固對電池安全的信心。
APS公司技術創(chuàng)新和集成總監(jiān)Scott Bordenkircher說：“鋰離子電池和儲能系統(tǒng)今后還可能出現這樣的事件，對于行業(yè)人士來說完全避免是不現實的。但儲能行業(yè)必須首先確保此類事件也不會導致人員傷亡，也就是消除電池發(fā)生爆炸的二次事件，在我們的這個案例中，這是導致消防員受傷的主要原因。”
為了達到該標準，傳統(tǒng)的電池安全觀念和標準將不得不改變。
系統(tǒng)設計隔離火勢蔓延
雖然相關各方尚未透露這個電池儲能系統(tǒng)起火的原因，但調查人員很快確定了起火的位置：一個安裝14個電池模塊的機架，其中。監(jiān)控系統(tǒng)檢測到這些電池模塊上的電壓有所下降，隨后溫度升高。但好在由于系統(tǒng)設計的原因，這個機架的火勢沒有蔓延到其他機架，這顯著減少了火災的損害程度。
就調查人員而言，其問題在于被燒毀的機架位于儲能系統(tǒng)下方位置，周圍機架上的電池保持在90％左右的荷電狀態(tài)。Bordenkircher表示，調查人員的關鍵證據表明當時電池儲能系統(tǒng)具有的容量為1.5MWh。但是，由于儲能系統(tǒng)受到了高溫和高壓的爆炸力的影響，其他電池的常規(guī)放電措施可能會帶來很大的風險。
Bordenkircher說，“我們不能使用原來的布線和電路，我們必須非常謹慎地處理這種情況，并對所有電池模塊進行放電，以使工作人員能夠安全進行取證工作?！?
該公司的調查團隊為此提供了一個新的解決方案，因為電池儲能系統(tǒng)很少遭遇這種特殊情況。
調查人員拆除每個機架的布線，然后將電池模塊從機架中取出，然后將其放電。在此過程中由于季風來襲，APS公司在現場還搭建了一個巨大的帳篷，以免受外界影響。
Bordenkircher說，在經過大約9個星期的工作，拆除了364塊電池模塊之后，工作人員將故障機架取出來，這個已經完全熔化的機架隨后運送到密歇根州的法醫(yī)實驗室進行分析，并對其進行一系列測試。
調查表明是氣體爆炸而不是電池發(fā)生爆炸
調查過程圍繞兩個事件中展開。首先是調查這個機架電池著火的原因，這種情況通常被電池工程師稱為熱失控。另一個事件是，為當消防人員打開儲能系統(tǒng)的柜門時發(fā)生了爆炸。
雖然法醫(yī)實驗室正在尋找起火原因，但另一條調查線索表明，電池儲能系統(tǒng)可能是由于氣態(tài)物質積聚并導致爆炸。Bordenkircher說，模擬測試的初步結果可能在未來幾周內得出。
Bordenkircher解釋說，“電池模塊本身沒有爆炸，實際上是容器內積聚的氣體達到了爆炸點?！?
人們對電池安全性的討論往往集中在電池本身上，即存儲大量能量的鋰離子電池組安裝在狹窄的空間中，如果電氣短路或其他一些故障破壞正常的電力供應，其易燃部件就會持續(xù)燃燒，直至燃料耗盡。
正如行業(yè)媒體當時報道的那樣，鋰離子電池具有著火的風險，但也有鮮為人知的特性：那就是釋放爆炸性氣體。DNV GL公司曾經為紐約市利益相關者測試電池安全性，該公司研究人員在密閉環(huán)境中點燃鋰離子電池后，發(fā)生了多次爆炸。這些調查和測試表明需要采用通風系統(tǒng)來清除這些電池逸出的這些氣體。
美國其他地區(qū)部署的儲能系統(tǒng)沒有采取通風系統(tǒng)主要有兩個原因：一是紐約市當局考慮將大量電池部署在人員極其密集的城市環(huán)境中會帶來安全隱患，并且正在編寫相應的安全法規(guī)，法規(guī)規(guī)定的安全措施使電池安裝極為費事費時。而部署在沙漠中或遠離人口中心的公用事業(yè)設施上的電池儲能設施則很少考慮這樣的風險。二是通風系統(tǒng)可以替代滅火技術，而目前的滅火技術采用氣溶膠抑制劑隔絕空氣撲滅火焰。而通過通風孔釋放爆炸性氣體可能會給燃燒的電池提供更多氧氣，并使火勢蔓延。
遵循當前的行業(yè)標準，發(fā)生火災的這個儲能系統(tǒng)沒有部通風裝置，只是安裝了滅火裝置和相關觸發(fā)傳感器，但卻缺乏專門檢測爆炸性氣體積聚的能力。
Bordenkircher說：“顯然，這起事件是一個更好了解潛在故障模式的催化劑。當然，隨著技術的發(fā)展和進步，這將導致儲能系統(tǒng)在設計和工程方面發(fā)生變化。”
這些變化可能包括部署某種形式的通風裝置，但關鍵在于設計一個既能控制火災又在產生爆炸性氣體時將其安全排出。
Bordenkircher說：“工程師需要為此付出巨大的努力，并致力將所有設備集成在一起?！?
運營和操作方式已經變更
APS公司還擁有另外兩個由Fluence公司部署的電池儲能系統(tǒng)，并且在火災事件發(fā)生后停止運營。Festival Ranch儲能系統(tǒng)的配置與發(fā)生火災的儲能系統(tǒng)相同，而Punkin Center儲能設施仍處于關閉狀態(tài)，并與電網斷開。
Festival Ranch儲能系統(tǒng)原來計劃搬遷到其他地方，所以APS公司可以停止運營。Punkin Center儲能系統(tǒng)主要是為偏遠的沙漠社區(qū)提供峰值電力，以替代計劃升級改造的電力線路，但夏季用電高峰期已經結束，而APS公司預計可能發(fā)生電池故障，為此現場安裝了幾臺柴油發(fā)電機。
Bordenkircher說：“我們不需要關閉任何客戶的電源，但我們確實需要運行一些柴油發(fā)電機?！?
Zahurancik表示，Fluence公司也同樣建議其他客戶運營的電池儲能系統(tǒng)中止運營或降低額度。此后，Fluence公司對電池組件和儲能系統(tǒng)進行檢查，減少了這些運營限制。它還將安全公告發(fā)送給客戶，并提供有關預防措施的建議。
Zahurancik指出，該公司已經更新了其控制系統(tǒng)，因此現在有更多的警告措施可以觸發(fā)儲能系統(tǒng)的緊急停機。主要電池制造商LG Chem公司為這個儲能系統(tǒng)提供了電池，并且根據過去幾年對韓國發(fā)生20多次電池儲能系統(tǒng)起火的調查提出了更多的警告。
此外，Fluence公司邀請了第三方專家來審查其所有設計。Zahurancik說，到目前為止，調查發(fā)現其電池儲能系統(tǒng)的設計沒有問題，但是他們正在研究增加更多的設計以確保更高的安全性。
APS公司仍然表示計劃到2025年部署裝機容量為850W的儲能系統(tǒng)，這是迄今為止該公司最為雄心勃勃的發(fā)展目標之一。但是APS公司暫停了一些部署電池儲能系統(tǒng)的協(xié)議，直到解決安全問題之后才進行部署，其中包括與Invenergy公司達成的具有里程碑意義的儲能部署協(xié)議。
Bordenkircher說，“保證安全比儲能系統(tǒng)按照時間表部署更加重要。”
