據(jù)媒體報道，亞利桑那州公用事業(yè)廠商APS公司日前在亞利桑那州皮奧里亞部署的電池儲能設(shè)施發(fā)生爆燃，但并沒有確定火災(zāi)原因。事故發(fā)生后，該公司停止了其儲能設(shè)施的運(yùn)營，而事故調(diào)查仍在繼續(xù)。

據(jù)報道，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，消防員在檢查儲能系統(tǒng)中的電池時突然發(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，鋰離子電池設(shè)施曾多次發(fā)生火災(zāi)，而在美國的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中只發(fā)生了幾次。

擁有并運(yùn)營這個儲能設(shè)施的APS公司和供應(yīng)電池儲能系統(tǒng)的Fluence公司從四月二十日起就一直在調(diào)查爆燃的原因。

據(jù)當(dāng)?shù)孛襟wAZCentral報道，皮奧里亞消防局的4名消防員因化學(xué)品吸入傷害和燒傷住院治療。這幾名消防員的傷情已經(jīng)穩(wěn)定。

調(diào)研機(jī)構(gòu)WoodMackenziePower＆Renewables公司表示，這個事件發(fā)生在起步不久的儲能行業(yè)的敏感時期，可能將帶來不良影響，而美國一些州正在努力使儲能系統(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，美國的儲能部署在2019年有望實(shí)現(xiàn)倍增，并在2020年新增三倍。

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APS公司采用儲能技術(shù)比幾乎所有同行都要早，并且在今年二月宣布計(jì)劃到2025年再部署裝機(jī)容量為850MW的儲能系統(tǒng)，這是迄今為止美國公用事業(yè)公司宣布的最大儲能采購計(jì)劃。該公司希望使用電池儲能系統(tǒng)將多余的太陽能發(fā)電量轉(zhuǎn)移到峰值期間，當(dāng)其對電網(wǎng)變得更加有價值時。這一策略為依賴天然氣峰值發(fā)電廠的用戶供應(yīng)了一個更清潔、更便宜的替代方法。

因此，其調(diào)查結(jié)果有關(guān)亞利桑那州新增電池儲能系統(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，而這些州將儲能作為其電網(wǎng)規(guī)劃的中心。這一發(fā)現(xiàn)對其他希望使用電池儲能系統(tǒng)作為電氣系統(tǒng)脫碳工具的美國各州也很重要。

隨著調(diào)查的展開，業(yè)界將會提出一些重大問題。

誰是關(guān)鍵成員？

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

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APS公司是該州最大的公用事業(yè)公司，并且熱衷于采用電池儲能系統(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)的時候，該公司已將電池儲能系統(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)營了這個電池儲能設(shè)施，該公司使用兩個電網(wǎng)規(guī)模的電池儲能系統(tǒng)來平衡一些住宅太陽能系統(tǒng)對特定配電饋線的影響。APS公司在該項(xiàng)目中選擇了PunkinCenter的電池解決方法，免除了成本昂貴的電線升級，以保持偏遠(yuǎn)城鎮(zhèn)的電力可靠性。

從那時起，APS公司擴(kuò)大了其電池儲能部署的目標(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)施公布了一個部署裝機(jī)容量為50MW的電池儲能系統(tǒng)的招標(biāo)書；并在今年二月宣布，將在2025年再部署裝機(jī)容量為850MW的電池儲能系統(tǒng)。

Fluence公司為APS公司供應(yīng)電池儲能系統(tǒng)，并運(yùn)營了大規(guī)模儲能系統(tǒng)。Fluence公司最初是電力生產(chǎn)商AES公司負(fù)責(zé)儲能業(yè)務(wù)的一個部門，致力于為該公司產(chǎn)品組合尋求部署儲能的業(yè)務(wù)機(jī)會。經(jīng)過多年的項(xiàng)目開發(fā)，AES公司與德國工業(yè)巨頭西門子公司合資成立Fluence公司，剝離了其儲能業(yè)務(wù)。Fluence公司于2018年初成立，專注于向世界各地的儲能項(xiàng)目供應(yīng)其公用事業(yè)規(guī)模的Advancion平臺。

Fluence公司聲稱在17個國家的80個站點(diǎn)部署了裝機(jī)容量為760MW的儲能設(shè)施，并以良好的記錄實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，使其位于儲能供應(yīng)商的前列。

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)供應(yīng)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)。”

火源起源于哪里？

目前大家仍然不了解這個關(guān)鍵問題的答案。

“我們現(xiàn)在了解的是我們的設(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。”APS公司發(fā)言人AnneDeGraw于四月二十二日表示。

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，電網(wǎng)規(guī)模電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)極為罕見，但災(zāi)難性故障對任何大功率電網(wǎng)設(shè)備都是非零風(fēng)險。

“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)生級聯(lián)故障，

而調(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)員接近電池儲能設(shè)施時發(fā)生爆炸。他還指出，爆炸的原因尚不清楚。

眾所周知，鋰離子電池在某些條件下容易著火。假如發(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，人們并不了解儲能系統(tǒng)爆炸的原因，但消防部門在現(xiàn)場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。報道的作者提出了鋰離子電池是否爆炸的確切問題：“在計(jì)劃中，DNVGL集團(tuán)測試了數(shù)十塊鋰離子電池，確定這些電池并沒有發(fā)生爆炸。DNVGL集團(tuán)還對其他項(xiàng)目中的電池進(jìn)行了數(shù)百次濫用測試，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。報告指出：“爆炸的危險不是電池本身，而是電池可能出現(xiàn)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出現(xiàn)之前不存在的燃燒條件?！?/p>

電池儲能系統(tǒng)將采取什么安全系統(tǒng)？

行業(yè)媒體GTM公司于2017年參觀了McMicken公司的FestivalRanch公司的電池儲能系統(tǒng)，看到在其封閉的長方形外殼中，電池架部署在中央走道的兩側(cè)。與發(fā)電廠相比，其更像一個小型數(shù)據(jù)中心，而LGChem公司供應(yīng)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電池組帶來影響，但儲能系統(tǒng)內(nèi)部的溫度控制使電池組保持在一個安全的工作范圍內(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)包括一個內(nèi)置報警器和一個自動滅火系統(tǒng)，以及一個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)。

這對APS公司的運(yùn)營意味著什么？

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

DeGraw說，“我們沒有理由相信類似的儲能設(shè)施存在任何安全問題，但出于謹(jǐn)慎考慮，我們暫時停止運(yùn)營其他的電池儲能系統(tǒng)。有關(guān)像我們這樣重視安全的公司來說，這是一個典型的步驟。”

其他系統(tǒng)包括FestivalRanch電池和PunkinCenter系統(tǒng)，兩者均由Fluence公司供應(yīng)。

電網(wǎng)規(guī)模電池火的頻率有多高？

在美國，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)營由Electrovaya公司供應(yīng)的裝機(jī)容量為1.5MW儲能系統(tǒng)起火。

同樣在2012年，一個裝機(jī)容量為15MW的儲能設(shè)施在夏威夷瓦胡島的北岸被燒毀。該設(shè)施由XtremePower公司供應(yīng)，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，XtremePower公司破產(chǎn)。

2016年，S＆C電氣公司的內(nèi)部電池測試設(shè)施發(fā)生了火災(zāi)，該公司此后公布了一份有關(guān)如何解決問題的詳細(xì)報告。但是，該設(shè)施并非作為電網(wǎng)資產(chǎn)在現(xiàn)場運(yùn)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(zāi)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(zāi)。

美國電網(wǎng)規(guī)模電池火災(zāi)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(jì)劃大規(guī)模擴(kuò)張時。

WoodMac公司儲能研究主管RaviManghani說：“這個比例必須再下降一個數(shù)量級。儲能行業(yè)要更好地進(jìn)行生產(chǎn)、更安全的銷售、設(shè)計(jì)具有足夠冗余級別的系統(tǒng)，以及進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控以進(jìn)行預(yù)測性分析。”

這會影響未來的電池儲能系統(tǒng)部署嗎？

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

但假如調(diào)查結(jié)果涉及到電池儲能系統(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公司重新考慮大幅新增電池儲能系統(tǒng)部署的計(jì)劃。