運(yùn)營(yíng)該儲(chǔ)能電站的APS公司和提供電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的Fluence公司從4月20日起就一直在調(diào)查爆燃的原因。

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，日前亞利桑那州公用事業(yè)公司APS公司在亞利桑那州皮奧里亞電池儲(chǔ)能電站爆燃，但未確定火災(zāi)原因。事故發(fā)生后，APS公司已停止運(yùn)行其儲(chǔ)能電站，事故調(diào)查仍在繼續(xù)。

在火災(zāi)中，當(dāng)?shù)叵啦块T的四名消防員被送往醫(yī)院接受治療。皮奧里亞消防部門發(fā)言人邁克爾塞爾默指出，消防員在檢查儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池后突然爆炸，并表示是電池或其他配電設(shè)備發(fā)生故障。

盡管鋰電池發(fā)電廠在全球范圍內(nèi)經(jīng)歷過(guò)多次火災(zāi)，但它們僅在美國(guó)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中發(fā)生過(guò)幾次。

據(jù)該機(jī)構(gòu)稱，此事件發(fā)生在啟動(dòng)儲(chǔ)能行業(yè)的敏感時(shí)期，可能對(duì)giant行業(yè)產(chǎn)生不利影響。美國(guó)的一些州正在努力使能源儲(chǔ)存系統(tǒng)成為其電網(wǎng)規(guī)劃的核心。據(jù)研究機(jī)構(gòu)稱，美國(guó)的儲(chǔ)能部署規(guī)模將在2019年翻一番，到2020年將增加兩倍。

運(yùn)行儲(chǔ)能電站的APS和供應(yīng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的Fluence自4月20日以來(lái)一直在調(diào)查爆炸的原因。

APS早于幾乎所有同行使用儲(chǔ)能技術(shù)，并于今年2月宣布計(jì)劃到2025年部署裝機(jī)容量為850兆瓦的儲(chǔ)能系統(tǒng)。這是美國(guó)迄今為止公用事業(yè)公布的最大儲(chǔ)能采購(gòu)計(jì)劃。該公司希望使用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將多余的太陽(yáng)能發(fā)電轉(zhuǎn)移到高峰期，使電網(wǎng)變得更有價(jià)值。

因此，其結(jié)果對(duì)于亞利桑那州按計(jì)劃增加電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署非常重要。它可能影響加利福尼亞州，紐約州和馬薩諸塞州等國(guó)家的決策，這些國(guó)家將能源作為其電網(wǎng)規(guī)劃的中心，對(duì)于美國(guó)其他想要使用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為能源清潔方式的州來(lái)說(shuō)非常重要。

隨著調(diào)查的展開(kāi)，一些令人擔(dān)憂的問(wèn)題被關(guān)注到：

與儲(chǔ)能電站相關(guān)的重點(diǎn)企業(yè)

能源存儲(chǔ)行業(yè)的一些內(nèi)部人士表示，他們擔(dān)心一些缺乏經(jīng)驗(yàn)的集成商和運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)在運(yùn)營(yíng)和維護(hù)過(guò)程中造成電池?fù)p壞并損害儲(chǔ)能系統(tǒng)的聲譽(yù)。亞利桑那州不存在這種擔(dān)憂，因?yàn)檫@兩家供應(yīng)商在部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)方面經(jīng)驗(yàn)豐富。

APS是該州最大的公用事業(yè)公司，專注于將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)用作電網(wǎng)資產(chǎn)。當(dāng)許多公用事業(yè)公司尚未認(rèn)真研究該技術(shù)時(shí)，該公司已將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)納入其宏觀電網(wǎng)規(guī)劃中。

作為太陽(yáng)能合作伙伴計(jì)劃的一部分，APS于2017年部署了電池儲(chǔ)能設(shè)施，該設(shè)施使用兩個(gè)電網(wǎng)規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)平衡某些住宅太陽(yáng)能系統(tǒng)對(duì)特定配電饋線的影響。 APS為該項(xiàng)目選擇了Punkin Center的電池解決方案，省去了昂貴的電線升級(jí)費(fèi)用，以保證了偏遠(yuǎn)城鎮(zhèn)的電力可靠性。

從那時(shí)起，APS已擴(kuò)大其電池存儲(chǔ)部署目標(biāo)，成為其將富太陽(yáng)能轉(zhuǎn)為高峰用電的戰(zhàn)略的核心部分，而不是依賴昂貴的天然氣峰值發(fā)電廠。 APS發(fā)布了其太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施的招標(biāo)，以部署50兆瓦的電池儲(chǔ)能系統(tǒng);今年2月，它宣布將在2025年部署850兆瓦的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

Fluence的APS電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成立于2018年初，專注于為全球的儲(chǔ)能項(xiàng)目提供公用事業(yè)規(guī)模的Advancion平臺(tái)。最初是負(fù)責(zé)儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的電力存儲(chǔ)公司AES的一個(gè)部門，致力于為該公司的產(chǎn)品部署儲(chǔ)能服務(wù)。經(jīng)過(guò)多年的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，AES和德國(guó)工業(yè)巨頭西門子共同成立了Fluence，后者剝離了其儲(chǔ)能業(yè)務(wù)。

Fluence聲稱已在17個(gè)國(guó)家的80個(gè)地點(diǎn)安裝了一個(gè)裝機(jī)容量為760兆瓦的儲(chǔ)能裝置。

值得一提的是，該公司的發(fā)言人說(shuō)：“在此事件發(fā)生之前，F(xiàn)luence提供了超過(guò)630萬(wàn)兆瓦時(shí)的電網(wǎng)服務(wù)，并且沒(méi)有發(fā)生重大安全事故或火災(zāi)?！?/p>

起火原因

目前，仍然不知道這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的答案。

“我們現(xiàn)在知道的是，我們的設(shè)備已經(jīng)失效，徹底的調(diào)查將幫助我們確定起火的原因，”APS發(fā)言人Anne DeGraw在4月22日表示。

調(diào)查正在進(jìn)行中，APS和Fluence都派技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。未解決的問(wèn)題是火災(zāi)是源自電池系統(tǒng)本身還是來(lái)自部署同一變電站的其他設(shè)備。

在美國(guó)，電網(wǎng)規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)極為罕見(jiàn)，但災(zāi)難性故障對(duì)任何高功率電網(wǎng)設(shè)備都是非零風(fēng)險(xiǎn)。

“火災(zāi)和爆炸在電力系統(tǒng)中并不罕見(jiàn)，”Wood Mackenzie電網(wǎng)研究主管Ben Kellison說(shuō)。他指出變壓器爆炸經(jīng)常發(fā)生，有時(shí)一年發(fā)生幾次。因此，公用事業(yè)公司使用諸如隔離壁之類的措施來(lái)將大型電力變壓器彼此分開(kāi)以防止級(jí)聯(lián)故障。

電池本身爆炸了嗎？

塞爾默說(shuō)，當(dāng)消防隊(duì)員是接近電池存儲(chǔ)設(shè)施時(shí)發(fā)生爆炸的。他還指出爆炸原因尚不清楚。

眾所周知，鋰電池在某些條件下容易著火。在短路的情況下，鋰電池可能進(jìn)入“熱失控”狀態(tài)，在該狀態(tài)下它將繼續(xù)加熱并最終到達(dá)燃點(diǎn)。也就是說(shuō)，電池火災(zāi)通常以火焰的形式出現(xiàn)，而不是以爆炸的形式出現(xiàn)。

同樣，人們不知道能量存儲(chǔ)系統(tǒng)爆炸的原因，但現(xiàn)場(chǎng)消防部門的描述提醒人們DNV GL集團(tuán)代表紐約利益相關(guān)者進(jìn)行的2017年電池防火安全研究的一：DNV GL集團(tuán)測(cè)試了數(shù)十個(gè)鋰電池并確定這些電池沒(méi)有爆炸。DNV GL集團(tuán)還計(jì)算了其他項(xiàng)目中的電池?cái)?shù)量。數(shù)以百計(jì)的濫用測(cè)試最終沒(méi)有揭示電池爆炸或熱失控事件的起因。

然而，該公司確實(shí)觀察到“高度可重復(fù)的情況”，其中電池暴露于釋放的可燃?xì)怏w。報(bào)告指出：“爆炸的危險(xiǎn)不是電池本身，而是電池可能產(chǎn)生的氣體。根據(jù)電池外殼中存在的氣體比例，外部空氣的流入可能導(dǎo)致燃燒條件以前不存在?！?/p>

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)了采用哪些安全系統(tǒng)？

Industry Media GTM于2017年參觀了McMicken的Festival Ranch的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，并在其封閉的矩形外殼中部署了中央走道兩側(cè)的電池架。與發(fā)電廠相比，它更像是一個(gè)小型數(shù)據(jù)中心，而LG化學(xué)提供的電池組容量高達(dá)2MW / 2MWh。

雖然亞利桑那州的夏季炎熱可能會(huì)對(duì)電池組產(chǎn)生影響，但能量存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)的溫度控制可將電池組保持在安全的工作范圍內(nèi)。內(nèi)部部署了大型滅火劑容器，電池組連接到一系列傳感器，用于在危險(xiǎn)發(fā)生之前檢測(cè)問(wèn)題和跡象。

“這些電池組的安全系統(tǒng)包括一個(gè)內(nèi)置報(bào)警器和一個(gè)自動(dòng)滅火系統(tǒng)，以及一個(gè)可以承受一些重要的熱量和壓力參數(shù)的容器，”DeGraw說(shuō)。

但是，DeGraw沒(méi)有確認(rèn)安全系統(tǒng)是否在火災(zāi)中被觸發(fā)了。

APS公司的后續(xù)措施

在調(diào)查期間，APS已停止運(yùn)營(yíng)其儲(chǔ)能業(yè)務(wù)。

DeGraw說(shuō)：“我們沒(méi)有證據(jù)表明類似的儲(chǔ)能設(shè)施存在任何安全問(wèn)題，但為了謹(jǐn)慎起見(jiàn)，我們暫時(shí)停止運(yùn)行其他電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。對(duì)于像我們這樣具有安全意識(shí)的公司，這是典型做法?！?/p>

其他系統(tǒng)包括Festival Ranch電池系統(tǒng)和Punkin Center電池系統(tǒng)，均來(lái)自Fluence公司。

電網(wǎng)規(guī)模電池起火的頻率有多高？

在美國(guó)，只有少數(shù)幾起火災(zāi)發(fā)生在電網(wǎng)規(guī)模電池設(shè)施。

APS公司的儲(chǔ)能系統(tǒng)在2012年經(jīng)歷了第一次火災(zāi)。該公司在弗拉格斯塔夫擁有和運(yùn)營(yíng)由Electrovaya公司提供的裝機(jī)容量為1.5MW儲(chǔ)能系統(tǒng)起火。

同樣在2012年，一個(gè)裝機(jī)容量為15MW的儲(chǔ)能設(shè)施在夏威夷瓦胡島的北岸被燒毀。該設(shè)施由Xtreme Power公司提供，但該儲(chǔ)能系統(tǒng)采用的是鉛酸電池，而不是鋰離子電池。兩年后，Xtreme Power公司破產(chǎn)。

2016年，S＆C電氣公司的內(nèi)部電池測(cè)試設(shè)施發(fā)生了火災(zāi)，該公司此后發(fā)布了一份有關(guān)如何解決問(wèn)題的詳細(xì)報(bào)告。但是，該設(shè)施并非作為電網(wǎng)資產(chǎn)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)，因此它屬于不同的類別。

WoodMac公司的儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)跟蹤了部署在美國(guó)的200個(gè)電網(wǎng)規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。根據(jù)是否追溯到儲(chǔ)能系統(tǒng)或其他事件，發(fā)現(xiàn)電池發(fā)生火災(zāi)的比率為200個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中只有2到3個(gè)可能發(fā)生火災(zāi)。

美國(guó)電網(wǎng)規(guī)模電池火災(zāi)的絕對(duì)數(shù)量很少，但相對(duì)而言，其發(fā)生率并不高，尤其是在未來(lái)幾年儲(chǔ)能行業(yè)計(jì)劃大規(guī)模擴(kuò)張時(shí)。

WoodMac公司儲(chǔ)能研究主管Ravi Manghani說(shuō)：“這個(gè)比例必須再下降一個(gè)數(shù)量級(jí)。儲(chǔ)能行業(yè)需要更好地進(jìn)行生產(chǎn)、更安全的銷售、設(shè)計(jì)具有足夠冗余級(jí)別的系統(tǒng)，以及進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以進(jìn)行預(yù)測(cè)性分析。”

對(duì)未來(lái)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)部署的影響

這一切都將歸結(jié)為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)的原因。如果起火的原因是變電站設(shè)備故障，那么其問(wèn)題可能會(huì)轉(zhuǎn)向如何正確地將電池組與外部設(shè)備相隔離。

但如果調(diào)查結(jié)果涉及到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)本身，這將給相關(guān)各方提出一系列棘手的問(wèn)題，并可能迫使APS公司重新考慮大幅增加電池儲(chǔ)能系統(tǒng)部署的計(jì)劃。