中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，9月下半月，全球發(fā)生儲(chǔ)能系統(tǒng)起火及爆炸事故8起，包括美國(guó)Valley Center儲(chǔ)能項(xiàng)目電池儲(chǔ)能單元起火、澳大利亞Bouldercombe電池儲(chǔ)能項(xiàng)目起火、法國(guó)養(yǎng)雞場(chǎng)光伏儲(chǔ)能裝置爆炸等。
8起儲(chǔ)能事故，戶儲(chǔ)項(xiàng)目過(guò)半
事故匯總后發(fā)現(xiàn)，8起儲(chǔ)能火災(zāi)事故中，戶用儲(chǔ)能項(xiàng)目發(fā)生儲(chǔ)能系統(tǒng)起火及爆炸事故占比過(guò)半（5/8）。同時(shí)，大型儲(chǔ)能電站、工商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)亦有涉及。
對(duì)9月8大儲(chǔ)能事故進(jìn)行分析，我們得到了兩個(gè)結(jié)論：其一是，戶儲(chǔ)火災(zāi)事故頻繁，原因與戶儲(chǔ)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(chǔ)能電池?zé)崾Э剡^(guò)程中釋放的有害氣體及毒物，已經(jīng)成為了儲(chǔ)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(guó)克萊因卡爾一個(gè)戶用光伏系統(tǒng)配套部署的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)生儲(chǔ)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(wú)法居住。
9月29日，由于光伏儲(chǔ)能設(shè)施的鋰電池發(fā)生爆炸，法國(guó)Saint-Esprit的Peter Maillet區(qū)一養(yǎng)雞場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)。該事故無(wú)人員傷亡，但附近的房屋窗戶被炸毀，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)百萬(wàn)歐元。
9月27日，德國(guó)埃倫弗里德斯多夫一戶儲(chǔ)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(méi)有有關(guān)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)源的任何細(xì)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(chǔ)能項(xiàng)目起火，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人員傷亡。據(jù)悉，Bouldercombe電池儲(chǔ)能項(xiàng)目由40個(gè)Megapack 2.0單元組成，初始容量為50MW/100MWh，預(yù)計(jì)10月投入運(yùn)營(yíng)。投運(yùn)后將成為昆士蘭州首批獨(dú)立大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng) (BESS) 之一。
9月24日，由于大篷車(chē)后部的光伏電池儲(chǔ)能裝置有缺陷，奧地利阿爾塔赫的一個(gè)花園定居點(diǎn)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(méi)。
9月24日，奧地利克恩頓州費(fèi)爾德基興消防局對(duì)一起地窖火災(zāi)做出了反應(yīng)。從應(yīng)急部門(mén)拍攝的照片來(lái)看，此次事件涉及的儲(chǔ)能系統(tǒng)尚不清楚。據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報(bào)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(guó)科切爾發(fā)生了一起地下室火災(zāi)，相關(guān)部門(mén)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(wú)人員傷亡。
9月18日下午，美國(guó)加利福尼亞州圣地亞哥縣北部的Valley Center儲(chǔ)能項(xiàng)目發(fā)生電池儲(chǔ)能單元起火事件。緊鄰事故現(xiàn)場(chǎng)四分之一英里范圍內(nèi)的住戶和企業(yè)已進(jìn)行了疏散，同時(shí)，距離現(xiàn)場(chǎng)半英里內(nèi)的人們被要求就地避難。
戶儲(chǔ)火災(zāi)事故高發(fā)原因及對(duì)策
從上文可以看到，9月下半月全球至少發(fā)生了8起儲(chǔ)能系統(tǒng)起火及爆炸事故，其中5起（超過(guò)一半的事故）是由戶用儲(chǔ)能項(xiàng)目引起的。包括德國(guó)克萊因卡爾、法國(guó)Saint-Esprit的養(yǎng)雞場(chǎng)、德國(guó)埃倫弗里德斯多夫的戶儲(chǔ)系統(tǒng)等。
戶儲(chǔ)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(chǔ)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(xiǎn)中。其次，由于規(guī)模小，它們可能在制造、安裝和維護(hù)時(shí)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(chǔ)能系統(tǒng)相比，戶用系統(tǒng)可能缺少專業(yè)的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)，進(jìn)一步增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。
這些頻繁的事故不僅直接威脅到戶儲(chǔ)產(chǎn)品用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全，還可能對(duì)儲(chǔ)能行業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展和公眾的接受度產(chǎn)生不良影響。
因此，對(duì)于戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)，提高安全標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)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(lì)制造商進(jìn)行更深入的技術(shù)研究，以增強(qiáng)電池的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，對(duì)使用者提供必要的培訓(xùn)和指導(dǎo)，確保他們?cè)谌粘Ｊ褂煤途S護(hù)中能夠遵循正確的操作程序。
有害氣體及毒霧，已成儲(chǔ)能火災(zāi)二次傷害重災(zāi)區(qū)
鋰電池?zé)崾Э厥且粋€(gè)連續(xù)性過(guò)程，分為早期熱失控、電池鼓包以及起火爆炸三個(gè)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(xiǎn)，還具有強(qiáng)烈的毒性和刺激性。
以德國(guó)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(guó)亞利桑那州APS電力公司儲(chǔ)能電站火情中，由于熱失控儲(chǔ)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(chǔ)能電池?zé)崾Э剡^(guò)程中釋放的有毒和刺激性氣體會(huì)對(duì)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(zhǎng)時(shí)間的暴露還可能引發(fā)慢性健康問(wèn)題。
因此，設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)儲(chǔ)能電池時(shí)，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。可能的措施包括：加強(qiáng)電池的外部密封、安裝有害氣體檢測(cè)器以及設(shè)置專門(mén)的排氣系統(tǒng)等。
儲(chǔ)能鋰電池?zé)崾Э厝A段
儲(chǔ)能鋰離子電池?zé)崾Э刂饕蛴袃蓚€(gè)：一個(gè)是外部原因，儲(chǔ)能電站空間密閉，內(nèi)部存儲(chǔ)大量能量，充放電時(shí)電化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放熱能，本身具有潛在熱失控危險(xiǎn)；另一個(gè)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(gè)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(guò)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(fù)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(hù)。超過(guò)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(shí)，電池溫度上升過(guò)程中，電池正負(fù)極接觸引發(fā)短路。電解液與其他有機(jī)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?xì)怏w，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(shí)，其內(nèi)部鋰與電解液、有機(jī)溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量甲烷、丙烷等碳?xì)淇扇細(xì)怏w。電池內(nèi)部空間密閉，氣體無(wú)法迅速擴(kuò)散，在電池內(nèi)部大量累計(jì)，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(guò)300℃，電池內(nèi)發(fā)生強(qiáng)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(jìn)行強(qiáng)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(chǔ)能電站多采用儲(chǔ)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。
