儲能電站爆炸原因及應對措施
1、什么是儲能電站?
就當它是個大號充電寶,商用兆瓦級別,家用的容量小點。為方便安裝運輸,通常以標準集裝箱規格制作外包箱體。
儲能電站并不全是鋰電池,鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池都有,飛輪啊、超導啊也都是,抽水蓄能從理論上來說也是一種儲能方式,只不過現在鋰電池風頭正勁,占比較高。
2、為什么要建儲能電站?
儲能電站的主要作用是為清潔能源提供“蓄水池”。
鋰電池儲能電站的興起有兩個關鍵因素:
一是清潔能源需求持續增加。以水電、太陽能、風能為代表的清潔能源是降低碳排放的主力軍,但清潔能源最大缺點是不穩定。水電站有枯水期,太陽和風也不可能24小時穩定在線。
電無法儲存,電網根據用戶端的耗電需求調配發電廠上網功率,用多少就只能發多少。在精確匹配供需這點上,清潔能源沒有火電、核電來得方便,水電可以靠修水庫進行峰谷調節,太陽能和風能并網則嚴重依賴儲能系統,而傳統的非鋰電池儲能系統要么受地形限制無法推廣,要么性價比不高,早期鋰電池儲能系統也因電池價格昂貴無法大規模應用。
二是鋰電池價格快速下降。鋰電池能量密度大,用于儲能系統可以顯著降低系統體積,但因價格昂貴一直得不到推廣。最近十多年,以特斯拉為代表的民用電動車行業爆發性增長,使得動力鋰電池價格連續十多年快速下降,10年內價格幾乎跌去9成。現在鐵電池的每瓦時成本只有4毛錢,這使得大規模使用鋰電池存儲電能成為可能。
所以,這東西以后只會越來越多,老美2021年預估的裝機量是上一年的7倍,國內只多不少。
3、為什么會爆炸?
綜合UL、Exponent(電池廠商LG化學請的第三方)以及DNV-GL(電廠請的第三方)出具的事故調查報告,雖然后兩家在電池失效原因上各為其主各有主張,三份報告對爆炸的原因認定倒是非常一致。
即某節鋰電池發生故障進入熱失控狀態,其所在模組過熱后,因缺乏有效隔熱措施,導致其他模組連鎖受熱進入熱失控狀態并釋放大量氣體,電站箱體內的暖通設備在煙感探測器告警后自動停止運轉,箱體本身也沒有設置合適的通風設備,導致箱體內可燃氣體高度積聚。
箱體內的Novec1230全淹沒滅火系統在煙感報警后正常噴射,但既沒有起到降溫作用,也沒能抑制之后的爆炸。
第一塊電池熱失控3小時之后,消防員打開箱體大門,帶來額外氧氣,火星或熱源最終引起爆燃。
4、如何防范?
抑制電池模組連鎖熱失控,避免爆炸性氣體積聚是防止儲能電站爆炸的關鍵。
必須安裝防爆通風設備,如果室內安裝應設計直排管道;
電池組間、電池架間隔熱防護必不可少,防止熱失控連鎖反應,為冷卻控制爭取時間;
熱失控有別于著火,鋰電池完全可以在無明火、無氧氣支持狀態下發生連鎖熱失控,所以類似Novec1230這種雖然是極為有效的鋰電池火災滅火劑,但在熱失控事故中毫無用處;
不管是冷卻抑爆還是稀釋有毒爆炸性氣體,水霧效果都是極好的,實驗證明水霧系統對電池組的降溫效果遠超Novec1230,大部分電池供應商也都采用這種滅火措施;
箱體內要有完善的可燃氣體偵測和通訊設備,便于遠程掌握箱體內信息,避免消防員因冒險開門檢測被炸飛。
5、消防(特指滅火)怎么辦?
首先,當然是加強調研啦。現在知道這東西會炸了,趕緊摸清底數,真出事兒了就離遠點上移動炮(必須確認斷電),注意戴好空呼別傻站在下風向吸毒煙,包括但不限于氯化氫、氫氰酸、氟化氫、一氧化碳,吸上一口可爽了;
其次,嚴格貫徹風險收益評估制度。除非確定有活人待救,否則堅決不要靠近,任何時候保底安全距離是50米,要求管理方/運維方提供箱體內情況,情況不明堅決不靠近、不處置;
最后,即使外部觀察無顯著異樣也不可掉以輕心。一定要先搞清楚箱體內情況再研究行動計劃,尤其警惕現場可疑煙霧團及異味,不要盲目求快盲目破拆。
2019年10月,也就是爆炸事故半年后,SOP狂魔鳳凰城消防局發布了電池儲能系統標準作業程序,核心內容就是“離遠點,小心毒,小心炸,控蔓延”。至于處置嘛,“看情況,商量著辦”。
2019年亞利桑那州儲能電站爆炸事故經過:
2019年4月19日晚上8點,亞利桑那州皮奧利亞市消防局HAZMAT隊長打開了一個集裝箱的大門,集裝箱內安裝了超過一萬塊運行中的鋰電池,這是當地供電公司--亞利桑那公共服務公司兩年前架設的電網級儲能設備的一部分。
當天早些時候,大約是下午5點41分,接警中心接到報警電話,聲稱在鳳凰城郊區的麥克米肯電池儲能站周邊有煙霧和“惡臭”。
三輛消防車在10分鐘內趕到現場。消防人員到場后發現,事故涉及通電狀態的電池組,于是立即呼叫了HAZMAT增援。將近8點的時候,HAZMAT隊長在和供電公司工作人員協商并制定了行動計劃后,與3名隊員靠近了集裝箱并準備將門打開。呼號為“E193”的隊長隨后打開了門并走了進去,其余3人站在集裝箱外靠近門邊的位置。
電池儲能系統安裝在一個集裝箱內,內部有兩排共36個垂直的架子,中間的走廊寬約0.9米。27個架子上安裝了LG化學生產的14個電池模塊,Parker公司生產的80千瓦逆變器,AES Advancion公司生產的用于數據收集和通信的節點控制器,以及LG化學生產的電池保護裝置。
每個電池模塊包含28節鎳錳鈷-鋰離子化學電池。這些模塊串聯在一起,每個模塊額定電壓721伏,能量等級為2兆瓦時。27個滿架情況下,集裝箱內共有電池10584節。經過一整天的充電,電池的容量約為90%。
集裝箱門打開后,事故發生數小時以來,箱內積聚的大量可燃氣體獲得了與空氣混合的機會,然后就是一個火星。
“爆燃”不期而至,危險區外的消防員聲稱聽到了一聲巨響,并看到箱內噴射而出的火苗長約20米,高約6米。
爆炸將E193隊長和他的隊員炸飛到設施周邊的鐵絲網邊,隊長飛了足足20米,隊員也飛了將近10米。
隊長的傷勢非常嚴重,包括腦外傷、眼部受傷、脊椎損傷、肋骨骨折、肩胛骨骨折、熱燒傷和化學燒傷、內出血、雙腳踝骨折。
消防員的傷勢包括腦外傷、肺部塌陷、肋骨骨折、腿部骨折、肩部脫臼、肝臟撕裂、熱燒傷和化學燒傷、面部撕裂。
中國儲能網新聞中心 來源:52號消防站北京柏艾斯科技是專業的電流電壓傳感器廠家,掌握霍爾磁通門等多種技術原理,為眾多國內外用戶提供OEM和ODM服務,更多產品應用請登錄公司網站了解更多,www.www33666.cn.
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