據(jù)外媒報道，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能電站發(fā)生爆燃，但并沒有確定火災原因。事故發(fā)生后，該公司停止了其儲能電站的運營，而事故調查仍在繼續(xù)。

在此次火災中，當?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備發(fā)生故障導致了這一事故發(fā)生。

雖然在全球各地，鋰電池電站曾多次發(fā)生火災，而在美國的電網基礎設施環(huán)境中只發(fā)生了幾次。

機構表示，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，美國一些州正在努力使儲能系統(tǒng)成為其電網規(guī)劃的核心。另據(jù)調研機構的預測，美國的儲能部署在2019年有望實現(xiàn)倍增，并在2020年增加三倍。

運營該儲能電站的APS公司和提供電池儲能系統(tǒng)的Fluence公司從4月20日起就一直在調查爆燃的原因。

APS公司采用儲能技術比幾乎所有同行都要早，并且在今年2月宣布計劃到2025年再部署裝機容量為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)電量轉移到峰值期間，當其對電網變得更有價值時。這一策略為依賴天然氣峰值發(fā)電廠的用戶提供了一個更清潔、更便宜的替代方案。

因此，其調查結果對于亞利桑那州增加電池儲能系統(tǒng)的部署是否按計劃進行具有重要意義。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規(guī)劃的中心，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。

隨著調查的展開，業(yè)界提出了一些較為關注的重大問題。

儲能電站的關鍵企業(yè)

一些儲能行業(yè)內部人士表示，擔心一些經驗不足的集成商和運營商在運營和維護過程中可能會導致電池損壞并破壞儲能系統(tǒng)的聲譽。這種擔心在亞利桑那州并不存在，因為這兩家廠商在電池儲能系統(tǒng)部署方面經驗豐富。

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能系統(tǒng)作為電網資產。在許多公用事業(yè)公司尚未認真研究這項技術的時候，該公司已將電池儲能系統(tǒng)納入其宏觀電網規(guī)劃。

作為太陽能合作伙伴計劃的一部分，APS公司在2017年部署運營了這個電池儲能設施，該公司使用兩個電網規(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，以保持偏遠城鎮(zhèn)的電力可靠性。

從那時起，APS公司擴大了其電池儲能部署的目標，使其成為其戰(zhàn)略的核心部分，將豐富的太陽能轉移到用電高峰，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)電設施發(fā)布了一個部署裝機容量為50MW的電池儲能系統(tǒng)的招標書；并在今年2月宣布，將在2025年再部署裝機容量為850MW的電池儲能系統(tǒng)。

Fluence公司為APS公司提供電池儲能系統(tǒng)，于2018年初成立，專注于向世界各地的儲能項目提供其公用事業(yè)規(guī)模的Advancion平臺。最初是電力生產商AES公司負責儲能業(yè)務的一個部門，致力于為該公司產品部署儲能業(yè)務。經過多年的項目開發(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。

Fluence公司宣稱，已在17個國家的80個站點部署了裝機容量為760MW的儲能電站。

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公司已經提供了超過630萬MWh的電網服務，并且沒有發(fā)生重大安全事故或火災。”

火源起源原因

目前大家仍然不知道這個關鍵問題的答案。

“我們現(xiàn)在知道的是我們的設備出現(xiàn)了故障，正在進行的徹底調查將幫助我們確定發(fā)生火災的原因。”APS公司發(fā)言人AnneDeGraw于4月22日表示。

該調查正在進行中，APS公司和Fluence公司都派遣了技術人員在現(xiàn)場進行調查。但懸而未決的問題是，火災是源于電池系統(tǒng)本身還是部署同一地點的變電站的其他設備。

在美國，電網規(guī)模電池儲能系統(tǒng)火災極為罕見，但災難性故障對任何大功率電網設備都是非零風險。

“火災和爆炸在電力系統(tǒng)中并不罕見，”WoodMackenzie公司電網研究主任BenKellison說。他指出，變壓器爆炸事故經常發(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，

調查人員將調查和跟蹤變電站現(xiàn)有的各種電網設備的火災來源。

電池本身爆炸了嗎？

Selmer表示，當消防隊員接近電池儲能設施時發(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，鋰離子電池可能進入“熱失控”狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，將會繼續(xù)升溫，最終達到燃點。也就是說，電池火災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集團代表紐約利益相關者進行的2017年電池防火安全研究的一段話。報道的作者提出了鋰電池是否爆炸的確切問題：“在計劃中，DNVGL集團測試了數(shù)十塊鋰電池，確定這些電池并沒有發(fā)生爆炸。DNVGL集團還對其他項目中的電池進行了數(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。”

然而，該公司確實觀察到一種“高度可重復的情況”，即電池暴露在釋放的易燃氣體中。報告指出：“爆炸的危險不是電池本身，而是電池可能產生的氣體。根據(jù)進入電池外殼中存在的氣體比例，外部空氣的流入可能會產生之前不存在的燃燒條件。”

電池儲能系統(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。與發(fā)電廠相比，其更像一個小型數(shù)據(jù)中心，而LGChem公司提供的電池組容量高達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)內部的溫度控制使電池組保持在一個安全的工作范圍內。并在內部部署了大型的滅火劑容器，電池組連接一系列傳感器，這些傳感器設計用來在危險出現(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。”DeGraw說。

電池安全系統(tǒng)是否關閉或失效？

DeGraw沒有確認安全系統(tǒng)是否在火災中被觸發(fā)。

APS公司的后續(xù)措施

在調查繼續(xù)期間，APS公司已停止運行其儲能業(yè)務。

DeGraw說，“我們沒有證據(jù)證明類似的儲能設施存在任何安全問題，但出于謹慎考慮，我們暫時停止運營其他的電池儲能系統(tǒng)。對于像我們這樣注重安全的企業(yè)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公司提供。

電網規(guī)模電池起火的頻率有多高？

在美國，只有少數(shù)幾起火災發(fā)生在電網規(guī)模電池設施。

APS公司的儲能系統(tǒng)在2012年經歷了第一次火災。該公司在弗拉格斯塔夫擁有和運營由Electrovaya公司提供的裝機容量為1.5MW儲能系統(tǒng)起火。

同樣在2012年，一個裝機容量為15MW的儲能設施在夏威夷瓦胡島的北岸被燒毀。該設施由XtremePower公司提供，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。

2016年，S＆C電氣公司的內部電池測試設施發(fā)生了火災，該公司此后發(fā)布了一份有關如何解決問題的詳細報告。但是，該設施并非作為電網資產在現(xiàn)場運營，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。

美國電網規(guī)模電池火災的絕對數(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)計劃大規(guī)模擴張時。

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)需要更好地進行生產、更安全的銷售、設計具有足夠冗余級別的系統(tǒng)，以及進行實時監(jiān)控以進行預測性分析。”

對未來的電池儲能系統(tǒng)部署的影響

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

但如果調查結果涉及到電池儲能系統(tǒng)本身，這將給相關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能系統(tǒng)部署的計劃。