储能电站安全事故不容小嘘--发生事故的七个主要原因

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发布时间:2016-06-20   点击数:37

储能系统是一个相当复杂的结构,它涉及多个不同技术领域的组件和系统的协同工作。从电池技术本身,到能量转换和管理系统,再到智慧云监控、消防保护和散热等辅助系统,每个部分都有其独特的设计要求和运行特点,这些组件相互关联、相互影响,任何一个环节出现问题都可能影响整个储能系统的性能和安全性。储能电站系统发生火灾等安全事故的原因通常涉及多个因素,在这里小编总结了以下七个主要原因:

1、 电池问题:这是导致储能电站事故的主要原因之一。电池在过充、过放、内部短路、高温等情况下,可能会发生热失控,释放出大量的热量和可燃性气体,引发火灾甚至爆炸。

例如电池内部短路,可能由隔膜损坏、电芯老化、使用过程中温度过高、负极析锂形成树枝状晶体生长刺破隔膜、生产质量问题或其他外部因素(如运输振动、碰撞、穿刺等)引起;电芯本身存在质量问题或一致性差也可能增加风险。

2、热失控管理缺陷:系统在运行过程中会产生热量,如果储能系统的热失控系统不能准确监测和控制电池的状态,如电压、电流、温度等,就无法及时发现和处理潜在的问题,不能快速有效控制电池热失控现象,增加事故风险。

3、安全设计不足:包括不合理的电站布局,如建筑式叠层布局导致大量电池集中在密闭空间,以及缺乏有效的防火分隔、消防设施和应急预案,一旦发生火灾,难以迅速控制火势。储能系统存在一定的火灾风险,应配备适当的灭火设备,并确保安装区域符合防火要求。

4、电子器件和线路故障:储能系统中通常会使用一些电子元器件和线路,如:电池管理芯片、功率半导体器件、电感器、传感器、直流母线、交流线路、控制线路。使用劣质的电子元器件和线路可能无法准确地监测和控制电池的关键参数;影响系统的供电质量,可能损坏与之连接的用电设备;会提供不准确的监测数据,误导系统的控制策略,使系统无法在正常的工作范围内运行。将严重影响储能系统的可靠性、带来潜在的安全风险。

5、安装运维不当:工作人员不专业、操作不规范、对设备不熟悉,或未按照规定进行维护保养等。例如电池的安装不规范、接线错误、维护不及时等,都可能埋下安全隐患。建议储能系统安装完成后,进行全面的系统调试和测试,检查各项功能是否正常,并遵守发改委、电网、消防等部门的规定,获得必要的许可和审批。

6、滥用和老化:频繁的充放电循环也会加速储能系统的老化,深度放电和快速充电等不当的充放电方式,会加大电池内部的压力和损耗。随着使用时间的增长,电池内部的化学物质会发生不可逆的变化,电极材料的结构和性能逐渐衰退,导致电池容量下降和内阻增加,增加了系统的不稳定性和安全风险。对于老化电池需要进行密切监测和及时更换或维护,以确保储能系统的安全运行。

7、环境因素:极端温度、湿度等环境条件可能影响电池性能和稳定性,增加火灾风险。雷击、洪水、地震等自然灾害,可能损坏储能电站的设备,导致事故发生。安装储能系统选择干燥、通风良好、温度适宜、无易燃易爆等腐蚀性气体的安装地点。

例如:美国加利福尼亚州 gateway 储能电站火灾事故原因,被认为是“三元锂电池+堆叠电站+密闭空间+预警失灵”等综合因素所致。该储能电站的安全设计以及热失控管理存在缺陷,大量电池集中在密闭空间,消防药剂用尽后只能向内部加水或从外部喷水,但整个监控系统失效,内部环境完全不可见、不可控,从而导致整个系统复燃甚至扩散,持续时间较长。此外,该电站运维手段较为单一、智能化程度不高,安全预警没有做好。

而北京“4.16”储能电站爆炸事故的调查结果显示,南楼起火直接原因系西电池间内的磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池热失控起火;北楼爆炸直接原因为南楼电池间内的单体磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池及电池模组热失控扩散起火,事故产生的易燃易爆混合物通过电缆沟进入北楼储能室并扩散,与空气混合形成爆炸性气体,遇电气火花发生爆炸。该事故除了电池本身内短路的直接原因,还存在有关涉事企业安全主体责任不落实、相关单位对安全监督检查工作研究部署及督促落实不够等间接原因。

总结:为减少储能电站火灾的发生,需要在电池质量检测、管理系统优化、安全设计、监控预警以及运维管理等多个方面采取措施,包括建立锂电池全生命周期管理体系、优化储能电站安全设计、加强对电池数据的在线监控检测、完善储能电站安全标准体系、提高工作人员的安全意识和技能水平等。同时,应制定严格的操作规程和应急预案,及时发现并处置电池异常情况。在购买和安装储能系统时,务必将可靠、专业、有实力的储能系统集成商,而非仅仅被价格所左右。