储能电站爆炸原因及应对措施

慧聪消防网讯 CFIC2020现场直击消防十大品牌揭晓

1、什么是储能电站？

就当它是个大号充电宝，商用兆瓦级别，家用的容量小点。为方便安装运输，通常以标准集装箱规格制作外包箱体。

储能电站并不全是锂电池，铅酸电池、液流电池、钠硫电池都有，飞轮啊、超导啊也都是，抽水蓄能从理论上来说也是一种储能方式，只不过现在锂电池风头正劲，占比较高。

2、为什么要建储能电站？

储能电站的主要作用是为清洁能源提供“蓄水池”。

锂电池储能电站的兴起有两个关键因素：

一是清洁能源需求持续增加。以水电、太阳能、风能为代表的清洁能源是降低碳排放的主力军，但清洁能源最大缺点是不稳定。水电站有枯水期，太阳和风也不可能24小时稳定在线。

电无法储存，电网根据用户端的耗电需求调配发电厂上网功率，用多少就只能发多少。在精确匹配供需这点上，清洁能源没有火电、核电来得方便，水电可以靠修水库进行峰谷调节，太阳能和风能并网则严重依赖储能系统，而传统的非锂电池储能系统要么受地形限制无法推广，要么性价比不高，早期锂电池储能系统也因电池价格昂贵无法大规模应用。

二是锂电池价格快速下降。锂电池能量密度大，用于储能系统可以显著降低系统体积，但因价格昂贵一直得不到推广。最近十多年，以特斯拉为代表的民用电动车行业爆发性增长，使得动力锂电池价格连续十多年快速下降，10年内价格几乎跌去9成。现在铁电池的每瓦时成本只有4毛钱，这使得大规模使用锂电池存储电能成为可能。

所以，这东西以后只会越来越多，老美2021年预估的装机量是上一年的7倍，国内只多不少。

3、为什么会爆炸？

综合UL、Exponent（电池厂商LG化学请的第三方）以及DNV-GL（电厂请的第三方）出具的事故调查报告，虽然后两家在电池失效原因上各为其主各有主张，三份报告对爆炸的原因认定倒是非常一致。

即某节锂电池发生故障进入热失控状态，其所在模组过热后，因缺乏有效隔热措施，导致其他模组连锁受热进入热失控状态并释放大量气体，电站箱体内的暖通设备在烟感探测器告警后自动停止运转，箱体本身也没有设置合适的通风设备，导致箱体内可燃气体高度积聚。

箱体内的Novec1230全淹没灭火系统在烟感报警后正常喷射，但既没有起到降温作用，也没能抑制之后的爆炸。

第一块电池热失控3小时之后，消防员打开箱体大门，带来额外氧气，火星或热源最终引起爆燃。

4、如何防范？

抑制电池模组连锁热失控，避免爆炸性气体积聚是防止储能电站爆炸的关键。

必须安装防爆通风设备，如果室内安装应设计直排管道；

电池组间、电池架间隔热防护必不可少，防止热失控连锁反应，为冷却控制争取时间；

热失控有别于着火，锂电池完全可以在无明火、无氧气支持状态下发生连锁热失控，所以类似Novec1230这种虽然是极为有效的锂电池火灾灭火剂，但在热失控事故中毫无用处；

不管是冷却抑爆还是稀释有毒爆炸性气体，水雾效果都是极好的，实验证明水雾系统对电池组的降温效果远超Novec1230，大部分电池供应商也都采用这种灭火措施；

箱体内要有完善的可燃气体侦测和通讯设备，便于远程掌握箱体内信息，避免消防员因冒险开门检测被炸飞。

5、消防（特指灭火）怎么办？

首先，当然是加强调研啦。现在知道这东西会炸了，赶紧摸清底数，真出事儿了就离远点上移动炮（必须确认断电），注意戴好空呼别傻站在下风向吸毒烟，包括但不限于氯化氢、氢氰酸、氟化氢、一氧化碳，吸上一口可爽了；

其次，严格贯彻风险收益评估制度。除非确定有活人待救，否则坚决不要靠近，任何时候保底安全距离是50米，要求管理方/运维方提供箱体内情况，情况不明坚决不靠近、不处置；

最后，即使外部观察无显著异样也不可掉以轻心。一定要先搞清楚箱体内情况再研究行动计划，尤其警惕现场可疑烟雾团及异味，不要盲目求快盲目破拆。

2019年10月，也就是爆炸事故半年后，SOP狂魔凤凰城消防局发布了电池储能系统标准作业程序，核心内容就是“离远点，小心毒，小心炸，控蔓延”。至于处置嘛，“看情况，商量着办”。

2019年亚利桑那州储能电站爆炸事故经过：

2019年4月19日晚上8点，亚利桑那州皮奥利亚市消防局HAZMAT队长打开了一个集装箱的大门，集装箱内安装了超过一万块运行中的锂电池，这是当地供电公司--亚利桑那公共服务公司两年前架设的电网级储能设备的一部分。

当天早些时候，大约是下午5点41分，接警中心接到报警电话，声称在凤凰城郊区的麦克米肯电池储能站周边有烟雾和“恶臭”。

三辆消防车在10分钟内赶到现场。消防人员到场后发现，事故涉及通电状态的电池组，于是立即呼叫了HAZMAT增援。将近8点的时候，HAZMAT队长在和供电公司工作人员协商并制定了行动计划后，与3名队员靠近了集装箱并准备将门打开。呼号为“E193”的队长随后打开了门并走了进去，其余3人站在集装箱外靠近门边的位置。

电池储能系统安装在一个集装箱内，内部有两排共36个垂直的架子，中间的走廊宽约0.9米。27个架子上安装了LG化学生产的14个电池模块，Parker公司生产的80千瓦逆变器，AESAdvancion公司生产的用于数据收集和通信的节点控制器，以及LG化学生产的电池保护装置。

每个电池模块包含28节镍锰钴-锂离子化学电池。这些模块串联在一起，每个模块额定电压721伏，能量等级为2兆瓦时。27个满架情况下，集装箱内共有电池10584节。经过一整天的充电，电池的容量约为90%。

集装箱门打开后，事故发生数小时以来，箱内积聚的大量可燃气体获得了与空气混合的机会，然后就是一个火星。

“爆燃”不期而至，危险区外的消防员声称听到了一声巨响，并看到箱内喷射而出的火苗长约20米，高约6米。

爆炸将E193队长和他的队员炸飞到设施周边的铁丝网边，队长飞了足足20米，队员也飞了将近10米。

队长的伤势非常严重，包括脑外伤、眼部受伤、脊椎损伤、肋骨骨折、肩胛骨骨折、热烧伤和化学烧伤、内出血、双脚踝骨折。

消防员的伤势包括脑外伤、肺部塌陷、肋骨骨折、腿部骨折、肩部脱臼、肝脏撕裂、热烧伤和化学烧伤、面部撕裂。