據(jù)外媒報(bào)道，日前，亞利桑那州公用事業(yè)廠商APS公司在亞利桑那州皮奧里亞部署的電池儲(chǔ)能電站發(fā)生爆燃，但并沒有確定火災(zāi)原因。事故發(fā)生后，該公司停止了其儲(chǔ)能電站的運(yùn)營(yíng)，而事故調(diào)查仍在繼續(xù)。

在此次火災(zāi)中，當(dāng)?shù)叵啦块T4名消防員送往醫(yī)院救治。皮奧里亞(Peoria)消防部門發(fā)言人MichaelSelmer指出，消防員在檢查儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池時(shí)突然發(fā)生爆燃，并表示可能是電池或其他配電設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致了這一事故發(fā)生。

雖然在全球各地，鋰電池電站曾多次發(fā)生火災(zāi)，而在美國(guó)的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中只發(fā)生了幾次。

機(jī)構(gòu)表示，這個(gè)事件發(fā)生在起步不久的儲(chǔ)能行業(yè)的敏感時(shí)期，可能將帶來不良影響，美國(guó)一些州正在努力使儲(chǔ)能系統(tǒng)成為其電網(wǎng)規(guī)劃的核心。另據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，美國(guó)的儲(chǔ)能部署在2019年有望實(shí)現(xiàn)倍增，并在2020年增加三倍。

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。

APS公司采用儲(chǔ)能技術(shù)比幾乎所有同行都要早，并且在今年2月宣布計(jì)劃到2025年再部署裝機(jī)容量為850MW的儲(chǔ)能系統(tǒng)，這是迄今為止美國(guó)公用事業(yè)公司宣布的最大儲(chǔ)能采購計(jì)劃。該公司希望使用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將多余的太陽能發(fā)電量轉(zhuǎn)移到峰值期間，當(dāng)其對(duì)電網(wǎng)變得更有價(jià)值時(shí)。這一策略為依賴天然氣峰值發(fā)電廠的用戶提供了一個(gè)更清潔、更便宜的替代方案。

因此，其調(diào)查結(jié)果對(duì)于亞利桑那州增加電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署是否按計(jì)劃進(jìn)行具有重要意義。它可能會(huì)影響加利福尼亞、紐約和馬薩諸塞等州的決策，而這些州將儲(chǔ)能作為其電網(wǎng)規(guī)劃的中心，對(duì)其他希望使用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為電氣系統(tǒng)脫碳工具的美國(guó)各州也很重要。

隨著調(diào)查的展開，業(yè)界提出了一些較為關(guān)注的重大問題。

儲(chǔ)能電站的關(guān)鍵企業(yè)

一些儲(chǔ)能行業(yè)內(nèi)部人士表示，擔(dān)心一些經(jīng)驗(yàn)不足的集成商和運(yùn)營(yíng)商在運(yùn)營(yíng)和維護(hù)過程中可能會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞并破壞儲(chǔ)能系統(tǒng)的聲譽(yù)。這種擔(dān)心在亞利桑那州并不存在，因?yàn)檫@兩家廠商在電池儲(chǔ)能系統(tǒng)部署方面經(jīng)驗(yàn)豐富。

APS公司是該州最大的公用事業(yè)公司，并且專注于采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為電網(wǎng)資產(chǎn)。在許多公用事業(yè)公司尚未認(rèn)真研究這項(xiàng)技術(shù)的時(shí)候，該公司已將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)納入其宏觀電網(wǎng)規(guī)劃。

作為太陽能合作伙伴計(jì)劃的一部分，APS公司在2017年部署運(yùn)營(yíng)了這個(gè)電池儲(chǔ)能設(shè)施，該公司使用兩個(gè)電網(wǎng)規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來平衡一些住宅太陽能系統(tǒng)對(duì)特定配電饋線的影響。APS公司在該項(xiàng)目中選擇了PunkinCenter的電池解決方案，免除了成本昂貴的電線升級(jí)，以保持偏遠(yuǎn)城鎮(zhèn)的電力可靠性。

從那時(shí)起，APS公司擴(kuò)大了其電池儲(chǔ)能部署的目標(biāo)，使其成為其戰(zhàn)略的核心部分，將豐富的太陽能轉(zhuǎn)移到用電高峰，而不是依賴成本昂貴的天然氣峰值發(fā)電廠。APS公司為其太陽能發(fā)電設(shè)施發(fā)布了一個(gè)部署裝機(jī)容量為50MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的招標(biāo)書；并在今年2月宣布，將在2025年再部署裝機(jī)容量為850MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

Fluence公司為APS公司提供電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，于2018年初成立，專注于向世界各地的儲(chǔ)能項(xiàng)目提供其公用事業(yè)規(guī)模的Advancion平臺(tái)。最初是電力生產(chǎn)商AES公司負(fù)責(zé)儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的一個(gè)部門，致力于為該公司產(chǎn)品部署儲(chǔ)能業(yè)務(wù)。經(jīng)過多年的項(xiàng)目開發(fā)，AES公司與德國(guó)工業(yè)巨頭西門子公司合資成立Fluence公司，剝離了其儲(chǔ)能業(yè)務(wù)。

Fluence公司宣稱，已在17個(gè)國(guó)家的80個(gè)站點(diǎn)部署了裝機(jī)容量為760MW的儲(chǔ)能電站。

值得一提的是，該公司發(fā)言人表示，“在此次事件發(fā)生之前，F(xiàn)luence公司已經(jīng)提供了超過630萬MWh的電網(wǎng)服務(wù)，并且沒有發(fā)生重大安全事故或火災(zāi)?！?/p>

火源起源原因

目前大家仍然不知道這個(gè)關(guān)鍵問題的答案。

“我們現(xiàn)在知道的是我們的設(shè)備出現(xiàn)了故障，正在進(jìn)行的徹底調(diào)查將幫助我們確定發(fā)生火災(zāi)的原因?！盇PS公司發(fā)言人AnneDeGraw于4月22日表示。

該調(diào)查正在進(jìn)行中，APS公司和Fluence公司都派遣了技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查。但懸而未決的問題是，火災(zāi)是源于電池系統(tǒng)本身還是部署同一地點(diǎn)的變電站的其他設(shè)備。

在美國(guó)，電網(wǎng)規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)極為罕見，但災(zāi)難性故障對(duì)任何大功率電網(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，”WoodMackenzie公司電網(wǎng)研究主任BenKellison說。他指出，變壓器爆炸事故經(jīng)常發(fā)生，有時(shí)一年發(fā)生多次。因此，公用事業(yè)公司采用隔離墻等措施將大型電力變壓器彼此分開，以防止發(fā)生級(jí)聯(lián)故障，

調(diào)查人員將調(diào)查和跟蹤變電站現(xiàn)有的各種電網(wǎng)設(shè)備的火災(zāi)來源。

電池本身爆炸了嗎？

Selmer表示，當(dāng)消防隊(duì)員接近電池儲(chǔ)能設(shè)施時(shí)發(fā)生爆炸。他還指出，爆炸的原因尚不清楚。

眾所周知，鋰電池在某些條件下容易著火。如果發(fā)生短路，鋰離子電池可能進(jìn)入“熱失控”狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，將會(huì)繼續(xù)升溫，最終達(dá)到燃點(diǎn)。也就是說，電池火災(zāi)往往以冒出火焰的形式出現(xiàn)，而不是以爆炸的形式出現(xiàn)。

同樣，人們并不知道儲(chǔ)能系統(tǒng)爆炸的原因，但消防部門在現(xiàn)場(chǎng)的描述讓人們想起了DNVGL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段話。報(bào)道的作者提出了鋰電池是否爆炸的確切問題：“在計(jì)劃中，DNVGL集團(tuán)測(cè)試了數(shù)十塊鋰電池，確定這些電池并沒有發(fā)生爆炸。DNVGL集團(tuán)還對(duì)其他項(xiàng)目中的電池進(jìn)行了數(shù)百次濫用測(cè)試，并沒有最終觀察到電池爆炸或是熱失控事件的起源?！?/p>

然而，該公司確實(shí)觀察到一種“高度可重復(fù)的情況”，即電池暴露在釋放的易燃?xì)怏w中。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)進(jìn)入電池外殼中存在的氣體比例，外部空氣的流入可能會(huì)產(chǎn)生之前不存在的燃燒條件?！?/p>

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將采取哪些安全系統(tǒng)？

行業(yè)媒體GTM公司于2017年參觀了McMicken公司的FestivalRanch公司的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，看到在其封閉的長(zhǎng)方形外殼中，電池架部署在中央走道的兩側(cè)。與發(fā)電廠相比，其更像一個(gè)小型數(shù)據(jù)中心，而LGChem公司提供的電池組容量高達(dá)2MW/2MWh。

盡管亞利桑那州的夏季高溫可能會(huì)電池組帶來影響，但儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部的溫度控制使電池組保持在一個(gè)安全的工作范圍內(nèi)。并在內(nèi)部部署了大型的滅火劑容器，電池組連接一系列傳感器，這些傳感器設(shè)計(jì)用來在危險(xiǎn)出現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)問題和跡象。

“這些電池單元上的安全系統(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)能夠承受一些重要的熱量和壓力參數(shù)的容器?！盌eGraw說。

電池安全系統(tǒng)是否關(guān)閉或失效？

DeGraw沒有確認(rèn)安全系統(tǒng)是否在火災(zāi)中被觸發(fā)。

APS公司的后續(xù)措施

在調(diào)查繼續(xù)期間，APS公司已停止運(yùn)行其儲(chǔ)能業(yè)務(wù)。

DeGraw說，“我們沒有證據(jù)證明類似的儲(chǔ)能設(shè)施存在任何安全問題，但出于謹(jǐn)慎考慮，我們暫時(shí)停止運(yùn)營(yíng)其他的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。對(duì)于像我們這樣注重安全的企業(yè)來說，這是一個(gè)典型的步驟?！?/p>

其他系統(tǒng)包括FestivalRanch電池和PunkinCenter系統(tǒng)，兩者均由Fluence公司提供。

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XtremePower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，XtremePower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RaviManghani說：“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?！?/p>

對(duì)未來的電池儲(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。