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行業(yè)媒體Greentech Media的分析師Julian Spector日前對(duì)APS公司的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)去年發(fā)生火災(zāi)事件的影響和教訓(xùn)的相關(guān)調(diào)查報(bào)告進(jìn)行了分析和研究。他指出，在APS公司在亞利桑那州運(yùn)營(yíng)的一個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)去年4月發(fā)生起火和爆炸事件之后，很多人擔(dān)心這個(gè)事件可能會(huì)減緩美國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展，但好在這種情況并沒(méi)有發(fā)生。

 

儲(chǔ)能行業(yè)并沒(méi)有等待APS公司對(duì)這次事件發(fā)布調(diào)查結(jié)果之后才開(kāi)始改善電網(wǎng)電池的安全性。而此次調(diào)查從開(kāi)始到發(fā)布結(jié)果已經(jīng)持續(xù)一年多的時(shí)間。

 

在今年7月公布火災(zāi)調(diào)查結(jié)果時(shí)，儲(chǔ)能行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始了一些變革

 

McMicken電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的火災(zāi)和爆炸事件引發(fā)了研究機(jī)構(gòu)和相關(guān)組織的一系列調(diào)查。與事件相關(guān)的電池供應(yīng)商、開(kāi)發(fā)商和客戶致力收集證據(jù)并進(jìn)行研究和分析，以識(shí)別電池儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。并重新審視潛在故障以促進(jìn)產(chǎn)品的重新設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行硬件和軟件更新。因此，此次事件對(duì)于促進(jìn)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

 

儲(chǔ)能集成商Powin Energy公司高級(jí)副總裁Danny Lu說(shuō)，“我們對(duì)APS公司電池儲(chǔ)能系統(tǒng)起火原因高度關(guān)注，并自己進(jìn)行了分析和研究，大約一年前，我們立即開(kāi)始著手解決這些問(wèn)題。”

 

在APS公司電池儲(chǔ)能系統(tǒng)事件的調(diào)查報(bào)告出爐時(shí)，行業(yè)領(lǐng)先的儲(chǔ)能提供商（包括提供McMicken電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的Fluence公司）都已經(jīng)采取關(guān)鍵的安全改進(jìn)措施。他們?cè)O(shè)計(jì)了可以檢測(cè)和清除危險(xiǎn)氣體的解決方案，以防止引發(fā)爆炸的易燃?xì)怏w積聚。他們還探討和分析了電池的安裝布局，以便在電池?zé)崾Э刂蟛粫?huì)擴(kuò)散以及阻止火熱蔓延。

 

得到業(yè)界高度關(guān)注的此次事件可能會(huì)使投資和部署電網(wǎng)規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)商感到擔(dān)憂和猶豫，許多初創(chuàng)公司為此推出了聲稱比鋰離子電池更安全的替代儲(chǔ)能技術(shù)。

 

但美國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)并沒(méi)有因?yàn)榘踩珕?wèn)題而停止增長(zhǎng)。與其相反，儲(chǔ)能行業(yè)經(jīng)歷了飛速的增長(zhǎng)，今年夏季幾乎每周都會(huì)發(fā)布創(chuàng)紀(jì)錄的采購(gòu)計(jì)劃。數(shù)量空前的公用事業(yè)公司和電力生產(chǎn)商正在投資電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，將其作為清潔電網(wǎng)的支柱。

 

研究表明，采用優(yōu)質(zhì)安全的電池產(chǎn)品可以降低類似APS公司電池儲(chǔ)能系統(tǒng)起火事件的可能性，而該儲(chǔ)能系統(tǒng)于2017年開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。APS公司現(xiàn)在對(duì)其購(gòu)買的電池采用了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，其他公用事業(yè)公司也可能效仿。

 

瑞士資產(chǎn)管理公司Capital Dynamics清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施總經(jīng)理Benoit Allehaut表示：“毫無(wú)疑問(wèn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)采取全面消防安全措施是首要任務(wù)，我們對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)化取得的進(jìn)展感到滿意。”

 

教訓(xùn)1：消除故障根源

 

研究表明，McMicken電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的多個(gè)薄弱環(huán)節(jié)使電池起火成為可能。

 

APS公司調(diào)查得出的結(jié)論是“電池內(nèi)部存在缺陷”，由于某種原因?qū)е码姵貎?chǔ)能系統(tǒng)中的一塊鋰離子電池?zé)崾Э?。但是電池生產(chǎn)商LGChem公司對(duì)這一結(jié)論提出了質(zhì)疑，認(rèn)為物理證據(jù)表明是外部熱源（例如電池外部的電弧）導(dǎo)致其熱失控。

 

利益相關(guān)方對(duì)于起火之后發(fā)生的事情達(dá)成了共識(shí)：清潔劑滅火劑并沒(méi)有阻止電池發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)蔓延到這塊電池的電池架上其他相鄰電池。高溫導(dǎo)致電池釋放出危險(xiǎn)氣體，這些氣體積聚在集裝箱式電池儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部，由于缺乏通風(fēng)或檢測(cè)這些氣體的手段。當(dāng)消防人員打開(kāi)大門時(shí)，集裝箱內(nèi)進(jìn)入大量空氣，而積聚的易燃?xì)怏w遇火之后引發(fā)了爆炸。

 

為了確保不會(huì)再發(fā)生像McMicken電池儲(chǔ)能系統(tǒng)這樣的爆炸事件，安裝電池的工作人員需要防止這一系列事件再次發(fā)生。鋰離子電池的能量密度和化學(xué)特性帶來(lái)了不可避免的熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

 

教訓(xùn)2：阻止發(fā)生爆炸

 

這次爆炸事件與其他電池起火事故不同。韓國(guó)近年來(lái)也有幾十個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)著火，但只是燒毀，但沒(méi)有爆炸傷人。

 

在亞利桑那州發(fā)生的此次事件中，爆炸（而不是大火）釋放出了巨大的力量，以至于將一名消防員炸出10多米遠(yuǎn)。但是處理爆炸也可能是最容易解決的故障模式：提前釋放易燃?xì)怏w。

 

Danny Lu說(shuō)：“此次事件是儲(chǔ)能行業(yè)的一次很具意義的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，促進(jìn)推出更安全的標(biāo)準(zhǔn)和做法，儲(chǔ)能開(kāi)發(fā)商將采用具有排氣能力的解決方案。”

 

盡管如此，如果爆炸性氣體積聚，使用“爆燃板”可以將爆炸力向上引導(dǎo)到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)之外，而不是水平向外爆炸，從而導(dǎo)致人員傷亡。爆燃板現(xiàn)在已成為儲(chǔ)能系統(tǒng)電池機(jī)柜的標(biāo)準(zhǔn)配置，例如Fluence公司采用的Cube設(shè)計(jì)。

 

Fluence公司首席運(yùn)營(yíng)官John Zahurancik表示：“釋放壓力有助于減少電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械損傷，更重要的是，將運(yùn)營(yíng)人員或消防人員的安全風(fēng)險(xiǎn)降至最低。”

 

在理想情況下，電池不會(huì)出現(xiàn)這種情況。為此，F(xiàn)luence公司推出了一個(gè)“初始?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)”，如果發(fā)現(xiàn)鋰離子電池在熱失控時(shí)會(huì)散發(fā)的爆炸性氣體，則會(huì)關(guān)閉電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。早期檢測(cè)系統(tǒng)和通風(fēng)措施相結(jié)合意味著新建的儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)該能夠識(shí)別出集聚的易燃?xì)怏w，并在具有爆炸危險(xiǎn)之前將其排出。

 

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的物理形狀和尺寸也有所改變。McMicken電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將其電池架安裝在一個(gè)集裝箱中，并設(shè)有供人們進(jìn)入和走動(dòng)的空間，而寬敞的空間為易燃?xì)怏w積聚和消防人員進(jìn)入創(chuàng)造了條件，

 

而現(xiàn)在采用的儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)已轉(zhuǎn)向到尺寸更小的模塊化柜式設(shè)計(jì)。Fluence Cube儲(chǔ)能系統(tǒng)的體積只有8立方英尺。特斯拉Megapack電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也是空間緊湊的機(jī)柜式產(chǎn)品。并沒(méi)有給消防人員留下進(jìn)入的空間。

 

教訓(xùn)3：阻止火熱蔓延

 

阻止熱失控從一塊電池?cái)U(kuò)散到另一塊電池是可以消除氣體積聚的措施。儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師們現(xiàn)在正在這樣做。

 

根據(jù)清潔劑滅火劑生產(chǎn)商3M公司表示，McMicken電池儲(chǔ)能系統(tǒng)采用的Novec1230清潔劑滅火劑無(wú)法阻止鋰離子電池系統(tǒng)的熱失控。這項(xiàng)聲明是在McMicken電池儲(chǔ)能系統(tǒng)生產(chǎn)和部署之后發(fā)布的。

 

報(bào)告指出，電池模塊和機(jī)架的物理設(shè)計(jì)也很重要。在第一塊電池?zé)崾Э刂螅捎陔姵丶苤须姵乜臻g比較緊密，因此也導(dǎo)致其相鄰電池?zé)崾Э兀⒊掷m(xù)蔓延，電池之間和電池架之間并沒(méi)有提供防止這種情況發(fā)生的保護(hù)措施。”

 

該報(bào)告提出了兩個(gè)主要的對(duì)策：采用屏礙物或空間將電池分隔開(kāi)，并冷卻電池以阻止熱失控。分隔電池的鋁板可以減緩熱量的傳遞，而采用液體冷卻系統(tǒng)會(huì)更好。該報(bào)告指出，多家電池供應(yīng)商正在將此類措施納入新一代產(chǎn)品中。

 

Zahurancik表示，F(xiàn)luence Cube儲(chǔ)能系統(tǒng)采用通過(guò)UL9540A標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的電池來(lái)防止電池產(chǎn)生熱失控。他指出，該設(shè)計(jì)適用于多種電池。

 

DannyLu表示，Powin公司使用磷酸鐵鋰電池是因?yàn)樗哂懈〉臒崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)，這種電池通過(guò)的測(cè)試表明在單元、模塊或堆棧級(jí)別沒(méi)有導(dǎo)致蔓延。

 

特斯拉公司沒(méi)有回應(yīng)有關(guān)其電池安全性的置評(píng)請(qǐng)求，但其一位主要客戶對(duì)此做出了回應(yīng)。Capital Dynamics公司將購(gòu)買Tesla Megapacks電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，用于全球規(guī)模最大的用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目，該項(xiàng)目部署在內(nèi)華達(dá)州里諾附近的特斯拉超級(jí)工廠附近的Switch公司的數(shù)據(jù)中心。

 

Capital Dynamics公司總經(jīng)理Allehaut表示，特斯拉公司使用液體冷卻而不是空氣冷卻也是一個(gè)吸引人的特點(diǎn)。其他公司也正在采用液體冷卻技術(shù)。

 

Allehaut說(shuō)，“我們注意到，APS公司發(fā)布的調(diào)查報(bào)告建議將電池完全分隔以避免熱失控蔓延，這種設(shè)計(jì)已經(jīng)在采用Megapacks電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，這很可能成為一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。”

 

值得注意的是，分隔每個(gè)電池架的空間和隔熱材料可以阻止熱量傳遞到相鄰電池架，其最終后果只有單個(gè)電池架被燒毀，而不會(huì)殃及其他電池架。同樣，在大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目中，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行分隔可減少火災(zāi)在它們之間蔓延的風(fēng)險(xiǎn)。這些措施不需要采用新技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。