4月16日，北京集美大紅門25MWh直流光儲(chǔ)充一體化電站發(fā)生爆炸事故，導(dǎo)致2名消防員犧牲，1名消防員受傷，電站內(nèi)1名員工失聯(lián)。5天之后，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》。

兩者當(dāng)然不會(huì)有直接的聯(lián)系，但即便是有著國(guó)家發(fā)改委和能源局的推動(dòng)，至少儲(chǔ)能在北京的暫停鍵是肯定按下了。

近日，記者拿到了一份某研究所針對(duì)北京大紅門儲(chǔ)能電站項(xiàng)目事故的分析。雖然該分析無法依據(jù)現(xiàn)有信息得出事故發(fā)生的具體原因，但其中對(duì)該項(xiàng)目和現(xiàn)階段儲(chǔ)能電站在電池選擇、設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)等方面的技術(shù)分析，依然具有很大的借鑒意義。

在此，角馬能源特將該分析中的核心內(nèi)容與讀者們分享，希望可以對(duì)行業(yè)起到積極的推動(dòng)作用。

技術(shù)突破也代表著更高的安全要求

該項(xiàng)目與傳統(tǒng)的集中式儲(chǔ)能在電氣結(jié)構(gòu)上存在較大差異。該項(xiàng)目是大功率充電站，要使用直流電，因此需要配備一圈交流轉(zhuǎn)換直流的設(shè)備。項(xiàng)目電池直接串聯(lián)至750V，經(jīng)過多機(jī)并聯(lián)，使得每個(gè)充電樁都可以達(dá)到150kW功率、250A電流、750V電壓，相應(yīng)參數(shù)對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)充電樁輸出標(biāo)準(zhǔn)最高值。雖然該設(shè)計(jì)突破了現(xiàn)有設(shè)備的尺寸及性能限制，但也對(duì)電池簇間的均流能力及直流開關(guān)設(shè)備的開斷能力提出了更高的要求。

從現(xiàn)場(chǎng)情況看，南區(qū)先發(fā)生事故，在處理南區(qū)事故時(shí)，北區(qū)在無征兆情況下發(fā)生爆燃，這種情況，有可能是南北區(qū)共用直流母線，在南區(qū)發(fā)生事故時(shí)，南區(qū)已經(jīng)短路，但是由于直流保護(hù)系統(tǒng)未檢測(cè)到，未發(fā)生動(dòng)作，造成北區(qū)電池瞬間過放，電流增大，引發(fā)事故。

儲(chǔ)能電池安全質(zhì)量是第一位的

從現(xiàn)有信息來看，儲(chǔ)能電站中的磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池發(fā)生了燃燒爆炸。而鋰離子電池發(fā)生燃燒爆炸一般原因都是電池出現(xiàn)了熱失控。

而熱失控又有兩個(gè)誘因——內(nèi)因和外因。內(nèi)因有電池內(nèi)部電芯內(nèi)缺陷、長(zhǎng)期使用后老化、電芯內(nèi)產(chǎn)生枝晶鋰觸發(fā)短路。外因一般指的是電、熱沖擊讓電池內(nèi)部出現(xiàn)放熱反應(yīng)。

電池選型不當(dāng)或者電池安全質(zhì)量不過關(guān)都有可能造成鋰離子電池發(fā)生燃燒爆炸。2019年1月正式實(shí)施的《電力儲(chǔ)能用鋰離子電池》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與動(dòng)力電池等標(biāo)準(zhǔn)不同之處在于增加了對(duì)電池本身熱失控等安全性能的技術(shù)要求。

如果該項(xiàng)目的儲(chǔ)能電池沒有按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，那么就存在較大的安全隱患。

電池管理系同樣重要

除了電池，儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括BMS、變壓器、繼電保護(hù)等諸多設(shè)備。這些設(shè)備的質(zhì)量缺陷、安裝不合規(guī)、絕緣不到位等因素也有可能直接或間接引發(fā)儲(chǔ)能電站的安全問題。

2017年3月山西某儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)生火災(zāi)，根據(jù)山西省消防總隊(duì)的調(diào)查報(bào)告，認(rèn)定原因?yàn)橄到y(tǒng)恢復(fù)啟動(dòng)過程中浪涌效應(yīng)引起的過大電壓和電流未得到系統(tǒng)BMS的有效保護(hù)。

大紅門儲(chǔ)能電站事故中，電池管理系統(tǒng)也有可能存在采集數(shù)據(jù)周期較長(zhǎng)、閾值設(shè)置不合理的現(xiàn)象。因此系統(tǒng)未在電池過充、過放或者熱失控階段發(fā)生預(yù)警，也未及時(shí)關(guān)斷對(duì)電池充放電進(jìn)行反應(yīng)，加劇了電池發(fā)生失控的風(fēng)險(xiǎn)。

電站設(shè)計(jì)與布局的可能缺陷

從公開的信息來看，該項(xiàng)目的線纜采用的穿管橋架敷設(shè)，與電池柜的安全距離較近，如果線路上發(fā)生短路，線纜發(fā)生燃燒或者爆炸，極易造成連鎖反應(yīng)，造成電池的著火或者爆炸。電池模塊中的線束也是事故可能發(fā)生的根源，所有線束如果未作防火處理，或者采集線束和通信線束為明顯區(qū)分，易造成線束之間的干擾，造成電池管理系統(tǒng)信息不準(zhǔn)，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，處理不及時(shí)，線束不防火，很容易成為易燃源。

鋰離子電池發(fā)生熱失控，會(huì)產(chǎn)生烷烴等可燃?xì)怏w。如果儲(chǔ)能電站缺乏相應(yīng)的預(yù)警和防護(hù)措施，除了電池的燃爆沖擊，可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度產(chǎn)生爆發(fā)可能發(fā)生連鎖事故。

儲(chǔ)能站火勢(shì)蔓延較大，說明現(xiàn)場(chǎng)消防系統(tǒng)無法在第一時(shí)間控制住火勢(shì)。再進(jìn)一步考慮到可燃?xì)怏w問題，單純的手持式滅火裝置在儲(chǔ)能電站事故中極有可能無法發(fā)揮作用，不滿足鋰離子電池儲(chǔ)能電站的消防滅火需要。

另外，消防常用的水噴淋可能引起帶電體及其線路短路誘發(fā)火災(zāi)或擴(kuò)大電氣事故。因此，在儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)前期，有大量?jī)?chǔ)能電池還未受到影響的情況下，還是需要慎重考慮采用水作為消防滅火介質(zhì)。

天災(zāi)與人禍

此次事故發(fā)生在4月16日下午，而在4月15日北京發(fā)布了大風(fēng)黃色，沙塵藍(lán)色和森林火險(xiǎn)橙色預(yù)警信號(hào)，大風(fēng)、沙塵的氣象環(huán)境可能造成儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部灰塵積聚，一方面不利于儲(chǔ)能系統(tǒng)的散熱，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行溫度，另一方面沙塵的存在，對(duì)系統(tǒng)的絕緣造成不利影響，而絕緣失效容易造成電氣設(shè)備電擊穿、局部高溫，都會(huì)誘發(fā)儲(chǔ)能電池?zé)崾Э亍?/p>

據(jù)媒體報(bào)告，儲(chǔ)能電站事故發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)有工作人員正在對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。儲(chǔ)能系統(tǒng)屬于高電壓、高能量的帶電系統(tǒng)，施工現(xiàn)場(chǎng)、調(diào)試運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)有很多的線路，如果操作失誤或者現(xiàn)場(chǎng)處置不當(dāng)，很容易出現(xiàn)安全問題。從電池本體、集成、工程設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行維護(hù)等，目前已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如果不按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，存在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)不規(guī)范操作、監(jiān)管缺失、操作人員認(rèn)識(shí)不充分等等，都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。