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9月8起儲能火災(zāi),戶儲項目占比過半
日期:2023-10-19   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_chenglingyan 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
據(jù)不完全統(tǒng)計,9月下半月,全球發(fā)生儲能系統(tǒng)起火及爆炸事故8起,包括美國Valley Center儲能項目電池儲能單元起火、澳大利亞Bouldercombe電池儲能項目起火、法國養(yǎng)雞場光伏儲能裝置爆炸等。

8起儲能事故,戶儲項目過半

事故匯總后發(fā)現(xiàn),8起儲能火災(zāi)事故中,戶用儲能項目發(fā)生儲能系統(tǒng)起火及爆炸事故占比過半(5/8)。同時,大型儲能電站、工商業(yè)儲能系統(tǒng)亦有涉及。

對9月8大儲能事故進行分析,我們得到了兩個結(jié)論:其一是,戶儲火災(zāi)事故頻繁,原因與戶儲系統(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,儲能電池?zé)崾Э剡^程中釋放的有害氣體及毒物,已經(jīng)成為了儲能火災(zāi)二次傷害重災(zāi)區(qū)。

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9月29日,由于技術(shù)故障,德國克萊因卡爾一個戶用光伏系統(tǒng)配套部署的電池儲能系統(tǒng)發(fā)生儲能系統(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,該住宅目前無法居住。

9月29日,由于光伏儲能設(shè)施的鋰電池發(fā)生爆炸,法國Saint-Esprit的Peter Maillet區(qū)一養(yǎng)雞場發(fā)生火災(zāi)。該事故無人員傷亡,但附近的房屋窗戶被炸毀,經(jīng)濟損失達百萬歐元。

9月27日,德國埃倫弗里德斯多夫一戶儲系統(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,但并沒有有關(guān)電池儲能系統(tǒng)來源的任何細節(jié)。

9月26日晚,澳大利亞昆士蘭州羅克漢普頓以南的Bouldercombe電池儲能項目起火,現(xiàn)場無人員傷亡。據(jù)悉,Bouldercombe電池儲能項目由40個Megapack 2.0單元組成,初始容量為50MW/100MWh,預(yù)計10月投入運營。投運后將成為昆士蘭州首批獨立大型電池儲能系統(tǒng) (BESS) 之一。

9月24日,由于大篷車后部的光伏電池儲能裝置有缺陷,奧地利阿爾塔赫的一個花園定居點發(fā)生了一起事件。避難所和一棟附屬建筑完全被火焰吞沒。

9月24日,奧地利克恩頓州費爾德基興消防局對一起地窖火災(zāi)做出了反應(yīng)。從應(yīng)急部門拍攝的照片來看,此次事件涉及的儲能系統(tǒng)尚不清楚。據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報道,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,德國科切爾發(fā)生了一起地下室火災(zāi),相關(guān)部門在地下室的技術(shù)室中發(fā)現(xiàn)了一塊冒煙的電池。該事故無人員傷亡。

9月18日下午,美國加利福尼亞州圣地亞哥縣北部的Valley Center儲能項目發(fā)生電池儲能單元起火事件。緊鄰事故現(xiàn)場四分之一英里范圍內(nèi)的住戶和企業(yè)已進行了疏散,同時,距離現(xiàn)場半英里內(nèi)的人們被要求就地避難。

戶儲火災(zāi)事故高發(fā)原因及對策

從上文可以看到,9月下半月全球至少發(fā)生了8起儲能系統(tǒng)起火及爆炸事故,其中5起(超過一半的事故)是由戶用儲能項目引起的。包括德國克萊因卡爾、法國Saint-Esprit的養(yǎng)雞場、德國埃倫弗里德斯多夫的戶儲系統(tǒng)等。

戶儲火災(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)險中。其次,由于規(guī)模小,它們可能在制造、安裝和維護時缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管,導(dǎo)致安全隱患。此外,與大型儲能系統(tǒng)相比,戶用系統(tǒng)可能缺少專業(yè)的運維團隊,進一步增加了安全風(fēng)險。

這些頻繁的事故不僅直接威脅到戶儲產(chǎn)品用戶的生命財產(chǎn)安全,還可能對儲能行業(yè)的長期發(fā)展和公眾的接受度產(chǎn)生不良影響。

因此,對于戶用儲能系統(tǒng),提高安全標(biāo)準(zhǔn)、加強技術(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),鼓勵制造商進行更深入的技術(shù)研究,以增強電池的安全性和穩(wěn)定性。同時,對使用者提供必要的培訓(xùn)和指導(dǎo),確保他們在日常使用和維護中能夠遵循正確的操作程序。

有害氣體及毒霧,已成儲能火災(zāi)二次傷害重災(zāi)區(qū)

鋰電池?zé)崾Э厥且粋€連續(xù)性過程,分為早期熱失控、電池鼓包以及起火爆炸三個階段。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,還具有強烈的毒性和刺激性。

以德國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日美國亞利桑那州APS電力公司儲能電站火情中,由于熱失控儲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,儲能電池?zé)崾Э剡^程中釋放的有毒和刺激性氣體會對附近居民和環(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。長時間的暴露還可能引發(fā)慢性健康問題。

因此,設(shè)計和運營儲能電池時,除了預(yù)防電池?zé)崾Э赝猓€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:加強電池的外部密封、安裝有害氣體檢測器以及設(shè)置專門的排氣系統(tǒng)等。

儲能鋰電池?zé)崾Э厝A段

儲能鋰離子電池?zé)崾Э刂饕蛴袃蓚€:一個是外部原因,儲能電站空間密閉,內(nèi)部存儲大量能量,充放電時電化學(xué)反應(yīng)會釋放熱能,本身具有潛在熱失控危險;另一個是內(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。超過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,電池溫度上升過程中,電池正負(fù)極接觸引發(fā)短路。電解液與其他有機溶劑發(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)生大量可燃氣體,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,其內(nèi)部鋰與電解液、有機溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量甲烷、丙烷等碳氫可燃氣體。電池內(nèi)部空間密閉,氣體無法迅速擴散,在電池內(nèi)部大量累計,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300℃,電池內(nèi)發(fā)生強烈氧化還原反應(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行強烈的氧化還原反應(yīng),電池迅速升至高溫并釋放大量有毒氣體。

目前,儲能電站多采用儲能艙形式,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。 

原標(biāo)題:9月8起儲能火災(zāi),戶儲項目占比過半
 
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來源:科聞儲能
 
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