您好!欢迎访问中国储能网!
您的位置: 首页  > 储能应用协会 > 行业分析

APS公司电池储能系统爆炸事件正在改变储能厂商传统安全观念

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2019-10-14 浏览:
分享到:

中国储能网讯:在公用事业厂商亚利桑那州公共服务公司(APS)在亚利桑那州凤凰城附近运营的电池储能系统起火爆炸之后,已经过去了将近六个月的时间,这起储能系统的安全事件颠覆了业界对储能系统安全性的理解。

这起电池储能系统起火并发生爆炸的事件致使多名消防人员受伤,也破坏了美国储能行业的安全运行记录。,这也表明,即使储能系统由经验丰富的专业人员运营和管理,其发生爆炸也表明了电池储能系统潜在的风险。

调查人员对从火场中取出的电池模块进行检测

APS公司在拥有和运营电池储能系统方面投入了大量资金,远远领先于大多数公用事业公司。储能厂商Fluence公司在2017年为APS公司部署这个电池储能系统并一直运营。

APS公司的这个储能系统并不缺乏运营和管理经验,也没有任何明显的技术故障。那么问题到底出现在哪里?

Fluence公司首席运营官John Zahurancik 说,“总的来说,储能系统运营是按照预期的方式进行的,所以我们现在正在分析导致发生这种情况的各种因素。”

为了调查和挖掘更多的细节,调查人员采用新技术,将烧坏的电池安全地从储能系统中取出,电池残骸最终送到密歇根州的法医实验室进行详细分析。

但是这个调查正在重塑APS公司对锂离子电池技术的看法。APS公司表示,仍将致力于大规模部署采用锂离子电池的储能设施,以储存亚利桑那州廉价而丰富的太阳能。调查结果将用来指导的新安全框架,也将为美国乃至世界的储能部署提供更多有用信息。

这场火灾推迟了亚利桑那州的一些电池储能项目的部署,并且在其他公用事业公司的主要话题中将储能系统的安全问题列为首要考虑因素。据预测,美国今年的电网储能系统部署量可能低于预期,尽管也有市场因素,但很难摆脱火灾对储能部署的不利影响。

调研机构预计,在未来两年,美国储能系统的部署将每年翻一番,但这可能取决于储能厂商在此次火灾之后是否果断采取行动来巩固对电池安全的信心。

APS公司技术创新和集成总监Scott Bordenkircher说:“锂离子电池和储能系统今后还可能出现这样的事件,对于行业人士来说完全避免是不现实的。但储能行业必须首先确保此类事件也不会导致人员伤亡,也就是消除电池发生爆炸的二次事件,在我们的这个案例中,这是导致消防员受伤的主要原因。”

为了达到该标准,传统的电池安全观念和标准将不得不改变。

系统设计隔离火势蔓延

虽然相关各方尚未透露这个电池储能系统起火的原因,但调查人员很快确定了起火的位置:一个安装14个电池模块的机架,其中。监控系统检测到这些电池模块上的电压有所下降,随后温度升高。但好在由于系统设计的原因,这个机架的火势没有蔓延到其他机架,这显著减少了火灾的损害程度。

就调查人员而言,其问题在于被烧毁的机架位于储能系统下方位置,周围机架上的电池保持在90%左右的荷电状态。Bordenkircher表示,调查人员的关键证据表明当时电池储能系统具有的容量为1.5MWh。但是,由于储能系统受到了高温和高压的爆炸力的影响,其他电池的常规放电措施可能会带来很大的风险。

Bordenkircher说,“我们不能使用原来的布线和电路,我们必须非常谨慎地处理这种情况,并对所有电池模块进行放电,以使工作人员能够安全进行取证工作。”

该公司的调查团队为此提供了一个新的解决方案,因为电池储能系统很少遭遇这种特殊情况。

调查人员拆除每个机架的布线,然后将电池模块从机架中取出,然后将其放电。在此过程中由于季风来袭,APS公司在现场还搭建了一个巨大的帐篷,以免受外界影响。

Bordenkircher说,在经过大约9个星期的工作,拆除了364块电池模块之后,工作人员将故障机架取出来,这个已经完全熔化的机架随后运送到密歇根州的法医实验室进行分析,并对其进行一系列测试。

调查表明是气体爆炸而不是电池发生爆炸

调查过程围绕两个事件中展开。首先是调查这个机架电池着火的原因,这种情况通常被电池工程师称为热失控。另一个事件是,为当消防人员打开储能系统的柜门时发生了爆炸。

虽然法医实验室正在寻找起火原因,但另一条调查线索表明,电池储能系统可能是由于气态物质积聚并导致爆炸。Bordenkircher说,模拟测试的初步结果可能在未来几周内得出。

Bordenkircher解释说,“电池模块本身没有爆炸,实际上是容器内积聚的气体达到了爆炸点。”

人们对电池安全性的讨论往往集中在电池本身上,即存储大量能量的锂离子电池组安装在狭窄的空间中,如果电气短路或其他一些故障破坏正常的电力供应,其易燃部件就会持续燃烧,直至燃料耗尽。

正如行业媒体当时报道的那样,锂离子电池具有着火的风险,但也有鲜为人知的特性:那就是释放爆炸性气体。DNV GL公司曾经为纽约市利益相关者测试电池安全性,该公司研究人员在密闭环境中点燃锂离子电池后,发生了多次爆炸。这些调查和测试表明需要采用通风系统来清除这些电池逸出的这些气体。

美国其他地区部署的储能系统没有采取通风系统主要有两个原因:一是纽约市当局考虑将大量电池部署在人员极其密集的城市环境中会带来安全隐患,并且正在编写相应的安全法规,法规规定的安全措施使电池安装极为费事费时。而部署在沙漠中或远离人口中心的公用事业设施上的电池储能设施则很少考虑这样的风险。二是通风系统可以替代灭火技术,而目前的灭火技术采用气溶胶抑制剂隔绝空气扑灭火焰。而通过通风孔释放爆炸性气体可能会给燃烧的电池提供更多氧气,并使火势蔓延。

遵循当前的行业标准,发生火灾的这个储能系统没有部通风装置,只是安装了灭火装置和相关触发传感器,但却缺乏专门检测爆炸性气体积聚的能力。

Bordenkircher说:“显然,这起事件是一个更好了解潜在故障模式的催化剂。当然,随着技术的发展和进步,这将导致储能系统在设计和工程方面发生变化。”

这些变化可能包括部署某种形式的通风装置,但关键在于设计一个既能控制火灾又在产生爆炸性气体时将其安全排出。

Bordenkircher说:“工程师需要为此付出巨大的努力,并致力将所有设备集成在一起。”

运营和操作方式已经变更

APS公司还拥有另外两个由Fluence公司部署的电池储能系统,并且在火灾事件发生后停止运营。Festival Ranch储能系统的配置与发生火灾的储能系统相同,而Punkin Center储能设施仍处于关闭状态,并与电网断开。

Festival Ranch储能系统原来计划搬迁到其他地方,所以APS公司可以停止运营。Punkin Center储能系统主要是为偏远的沙漠社区提供峰值电力,以替代计划升级改造的电力线路,但夏季用电高峰期已经结束,而APS公司预计可能发生电池故障,为此现场安装了几台柴油发电机。

Bordenkircher说:“我们不需要关闭任何客户的电源,但我们确实需要运行一些柴油发电机。”

Zahurancik表示,Fluence公司也同样建议其他客户运营的电池储能系统中止运营或降低额度。此后,Fluence公司对电池组件和储能系统进行检查,减少了这些运营限制。它还将安全公告发送给客户,并提供有关预防措施的建议。

Zahurancik指出,该公司已经更新了其控制系统,因此现在有更多的警告措施可以触发储能系统的紧急停机。主要电池制造商LG Chem公司为这个储能系统提供了电池,并且根据过去几年对韩国发生20多次电池储能系统起火的调查提出了更多的警告。

此外,Fluence公司邀请了第三方专家来审查其所有设计。Zahurancik说,到目前为止,调查发现其电池储能系统的设计没有问题,但是他们正在研究增加更多的设计以确保更高的安全性。

APS公司仍然表示计划到2025年部署装机容量为850W的储能系统,这是迄今为止该公司最为雄心勃勃的发展目标之一。但是APS公司暂停了一些部署电池储能系统的协议,直到解决安全问题之后才进行部署,其中包括与Invenergy公司达成的具有里程碑意义的储能部署协议。

Bordenkircher说,“保证安全比储能系统按照时间表部署更加重要。”

关键字:储能系统 安全

中国储能网版权声明:凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或者单位如需转载需注明来源(中国储能网)。凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着中国储能网赞同其观点或证实其描述,文章以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:http://www.escn.com.cn

相关报道