APS公司電池儲能電站火災事件追蹤,電池本身爆炸了嗎?

運營該儲能電站的APS公司和提供電池儲能系統(tǒng)的Fluence公司從4月20日起就一直在調查爆燃的原因。

據(jù)國外媒體報道，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能電站爆燃，但未確定火災原因。事故發(fā)生后，APS公司已停止運行其儲能電站，事故調查仍在繼續(xù)。

在火災中，當?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備發(fā)生故障。

盡管鋰電池發(fā)電廠在全球范圍內經(jīng)歷過多次火災，但它們僅在美國電網(wǎng)基礎設施環(huán)境中發(fā)生過幾次。

據(jù)該機構稱，此事件發(fā)生在啟動儲能行業(yè)的敏感時期，可能對giant行業(yè)產生不利影響。美國的一些州正在努力使能源儲存系統(tǒng)成為其電網(wǎng)規(guī)劃的核心。據(jù)研究機構稱，美國的儲能部署規(guī)模將在2019年翻一番，到2020年將增加兩倍。

運行儲能電站的APS和供應電池儲能系統(tǒng)的Fluence自4月20日以來一直在調查爆炸的原因。

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

因此，其結果對于亞利桑那州按計劃增加電池儲能系統(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家的決策，這些國家將能源作為其電網(wǎng)規(guī)劃的中心，對于美國其他想要使用電池儲能系統(tǒng)作為能源清潔方式的州來說非常重要。

隨著調查的展開，一些令人擔憂的問題被關注到：

與儲能電站相關的重點企業(yè)

能源存儲行業(yè)的一些內部人士表示，他們擔心一些缺乏經(jīng)驗的集成商和運營商可能會在運營和維護過程中造成電池損壞并損害儲能系統(tǒng)的聲譽。亞利桑那州不存在這種擔憂，因為這兩家供應商在部署電池儲能系統(tǒng)方面經(jīng)驗豐富。

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

作為太陽能合作伙伴計劃的一部分，APS于2017年部署了電池儲能設施，該設施使用兩個電網(wǎng)規(guī)模的電池儲能系統(tǒng)來平衡某些住宅太陽能系統(tǒng)對特定配電饋線的影響。 APS為該項目選擇了Punkin Center的電池解決方案，省去了昂貴的電線升級費用，以保證了偏遠城鎮(zhèn)的電力可靠性。

從那時起，APS已擴大其電池存儲部署目標，成為其將富太陽能轉為高峰用電的戰(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)布了其太陽能發(fā)電設施的招標，以部署50兆瓦的電池儲能系統(tǒng);今年2月，它宣布將在2025年部署850兆瓦的電池儲能系統(tǒng)。

Fluence的APS電池儲能系統(tǒng)成立于2018年初，專注于為全球的儲能項目提供公用事業(yè)規(guī)模的Advancion平臺。最初是負責儲能業(yè)務的電力存儲公司AES的一個部門，致力于為該公司的產品部署儲能服務。經(jīng)過多年的項目開發(fā)，AES和德國工業(yè)巨頭西門子共同成立了Fluence，后者剝離了其儲能業(yè)務。

Fluence聲稱已在17個國家的80個地點安裝了一個裝機容量為760兆瓦的儲能裝置。

值得一提的是，該公司的發(fā)言人說：“在此事件發(fā)生之前，F(xiàn)luence提供了超過630萬兆瓦時的電網(wǎng)服務，并且沒有發(fā)生重大安全事故或火災?！?/p>

起火原因

目前，仍然不知道這個關鍵問題的答案。

“我們現(xiàn)在知道的是，我們的設備已經(jīng)失效，徹底的調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。

調查正在進行中，APS和Fluence都派技術人員進行現(xiàn)場調查。未解決的問題是火災是源自電池系統(tǒng)本身還是來自部署同一變電站的其他設備。

在美國，電網(wǎng)規(guī)模的電池儲能系統(tǒng)火災極為罕見，但災難性故障對任何高功率電網(wǎng)設備都是非零風險。

“火災和爆炸在電力系統(tǒng)中并不罕見，”Wood Mackenzie電網(wǎng)研究主管Ben Kellison說。他指出變壓器爆炸經(jīng)常發(fā)生，有時一年發(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將大型電力變壓器彼此分開以防止級聯(lián)故障。

電池本身爆炸了嗎？

塞爾默說，當消防隊員是接近電池存儲設施時發(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)加熱并最終到達燃點。也就是說，電池火災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系統(tǒng)爆炸的原因，但現(xiàn)場消防部門的描述提醒人們DNV GL集團代表紐約利益相關者進行的2017年電池防火安全研究的一：DNV GL集團測試了數(shù)十個鋰電池并確定這些電池沒有爆炸。DNV GL集團還計算了其他項目中的電池數(shù)量。數(shù)以百計的濫用測試最終沒有揭示電池爆炸或熱失控事件的起因。

然而，該公司確實觀察到“高度可重復的情況”，其中電池暴露于釋放的可燃氣體。報告指出：“爆炸的危險不是電池本身，而是電池可能產生的氣體。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致燃燒條件以前不存在?！?/p>

電池儲能系統(tǒng)了采用哪些安全系統(tǒng)？

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

雖然亞利桑那州的夏季炎熱可能會對電池組產生影響，但能量存儲系統(tǒng)內的溫度控制可將電池組保持在安全的工作范圍內。內部部署了大型滅火劑容器，電池組連接到一系列傳感器，用于在危險發(fā)生之前檢測問題和跡象。

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

但是，DeGraw沒有確認安全系統(tǒng)是否在火災中被觸發(fā)了。

APS公司的后續(xù)措施

在調查期間，APS已停止運營其儲能業(yè)務。

DeGraw說：“我們沒有證據(jù)表明類似的儲能設施存在任何安全問題，但為了謹慎起見，我們暫時停止運行其他電池儲能系統(tǒng)。對于像我們這樣具有安全意識的公司，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)，均來自Fluence公司。

電網(wǎng)規(guī)模電池起火的頻率有多高？

在美國，只有少數(shù)幾起火災發(fā)生在電網(wǎng)規(guī)模電池設施。

APS公司的儲能系統(tǒng)在2012年經(jīng)歷了第一次火災。該公司在弗拉格斯塔夫擁有和運營由Electrovaya公司提供的裝機容量為1.5MW儲能系統(tǒng)起火。

同樣在2012年，一個裝機容量為15MW的儲能設施在夏威夷瓦胡島的北岸被燒毀。該設施由Xtreme Power公司提供，但該儲能系統(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。

2016年，S＆C電氣公司的內部電池測試設施發(fā)生了火災，該公司此后發(fā)布了一份有關如何解決問題的詳細報告。但是，該設施并非作為電網(wǎng)資產在現(xiàn)場運營，因此它屬于不同的類別。

WoodMac公司的儲能數(shù)據(jù)庫跟蹤了部署在美國的200個電網(wǎng)規(guī)模的電池儲能系統(tǒng)。根據(jù)是否追溯到儲能系統(tǒng)或其他事件，發(fā)現(xiàn)電池發(fā)生火災的比率為200個儲能系統(tǒng)中只有2到3個可能發(fā)生火災。

美國電網(wǎng)規(guī)模電池火災的絕對數(shù)量很少，但相對而言，其發(fā)生率并不高，尤其是在未來幾年儲能行業(yè)計劃大規(guī)模擴張時。

WoodMac公司儲能研究主管Ravi Manghani說：“這個比例必須再下降一個數(shù)量級。儲能行業(yè)需要更好地進行生產、更安全的銷售、設計具有足夠冗余級別的系統(tǒng)，以及進行實時監(jiān)控以進行預測性分析?！?/p>

對未來的電池儲能系統(tǒng)部署的影響

這一切都將歸結為電池儲能系統(tǒng)發(fā)生火災的原因。如果起火的原因是變電站設備故障，那么其問題可能會轉向如何正確地將電池組與外部設備相隔離。

但如果調查結果涉及到電池儲能系統(tǒng)本身，這將給相關各方提出一系列棘手的問題，并可能迫使APS公司重新考慮大幅增加電池儲能系統(tǒng)部署的計劃。