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全球67起储能事故盘点!附储能安全生产手册

时间:2023-10-08 来源: 浏览:

全球67起储能事故盘点!附储能安全生产手册

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目录

1、储能事故盘点

2、储能安全手册

3、储能事故原因

4、提高安全措施

01

储能事故盘点

据统计,近年来,全球各地发生了多起储能电站失火事件。2023年以来,美国已发生6起储能电站失火事件,法国1起,我国台湾地区1起。

从整体数据来看,韩国最多,达到30多起,而美国紧随其后,共发生了20起失火事件。

统计发现,事故发生的原因大致可以分为两部分:

1、内部电芯失效,引发电池与模组的热失控,最后引起整个储能系统的着火或爆炸

电芯热失控引发的故障呈现的现象基本上是先起火再爆炸:如,2019年发生在美国亚利桑那州的McMicken电站和2021年中国北京丰台电站事故均是在起火后发生爆炸;这种现象产生的原因是单个电芯失效,引发内部化学反应,释放热量(放热反应),温度持续上升,且传播到附近的电池和模组,引发火灾甚至爆炸。

电芯的失效模式一般由过充或控制系统故障、热暴露、外部短路和内部短路(可由各种情况引起,如压痕或凹痕、材料杂质、外部物体渗透等)引起。

电芯热失控之后会产生可燃气体,发生爆炸的原因都是可燃气体不能及时排出而引发的。此时电池与模组,集装箱的通风系统则显得格外重要。一般电池是通过排气阀排出气体,排气阀的压力调节可以减少可燃气体的堆积。模组阶段一般会使用外部风扇或外壳自身散热设计来避免可燃气体聚集。最后在集装箱层面,也需要有通风设施及监测系统来疏散可燃气体。

2、外部辅助系统故障引发的储能系统故障

由辅助系统故障而引发的整个储能系统故障一般发生在电池系统的外部,可能会发生外部元器件的燃烧或冒烟,当系统及时监测与响应后,不会对电池系统的电芯产生失效或热失控的影响。

在2021年Vistra Moss Landing 1期和2022年的2期事故中,由于当时在调试阶段,故障监控和电气故障安全装置被关闭,无法及时响应,才产生了冒烟与火灾。

这种火焰燃烧通常从电池系统外部开始,最后才会蔓延到电芯内部,所以不会发生剧烈的放热反应与可燃气体聚集的情况,通常不会发生爆炸。且如果此时喷淋系统能及时开启,也不会造成大面积的设施损坏。

而2021年在澳大利亚吉朗发生的“Victorian电站”火灾是由于冷却剂泄漏引起的电池短路,造成起火。此时电池系统的物理隔离也是值得我们注意的地方。外部设施最好与电池系统保持一定的独立空间,避免相互干扰。电池系统最好自身也保持一定的绝缘功能,避免外部短路。

针对储能安全,消防系统设计只是一小部分,监测预警能力、系统集成能力及后期运维才更加关键。

近年来,储能市场逐渐升温。然而,行业蓬勃发展的背后,相关安全问题却频频见报,引起社会的广泛关注和讨论,那么如何能有效规避安全事故?

下文总结了事故频发原因、提高储能安全的四大关键措施以及相关建议,帮大家更了解相关知识,预防事故发生。

我整理了两套资料强烈推荐大家学习:

一套是储能安全手册,包括储能安全标准、教程PPT等内容;

一套是安全生产手册,包含安全台账、安全生产目标、应急救援方案、隐患排查和治理等2000份文件。

02

储能安全手册

一、储能安全手册

1、《电化学储能电站安全规程》

标准规定了电化学储能电站设备设施、运行维护、检修试验、应急处置的安全要求。

文件适用于锂离子电池、铅酸(炭)电池、液流电池、水电解制氢/燃料电池电化学储能电站的运行、维护、检修及安全管理, 7月1日起正式实施。

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2、《储能电站运行维护规程》

标准规定了储能电站的正常运行、异常运行及故障处理、维护等过程的技术要求。适用于大中型的电化学储能电站,其他类型及规模等级的储能电站可参照执行。

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3、《锂电池安全培训PPT》

PPT共46页,包含四部分内容:锂电池企业事故案例分析、锂电池基本组成、锂电池生产重要工序安全措施、锂电池企业现场隐患排查。

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4、《储能电站安全与高效设计PPT》

PPT共30页,包含四部分内容:储能电站安全隐患分析、储能电站的效率影响因素、储能电站的安全与高效设计、实践案例。

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二、2000份安全生产资料

安全生产手册,包含安全台账、十三要素、组织与机构职责、安全生产投入、安全教育培训、作业安全、生产设备设施、安全生产目标、应急救援方案、隐患排查和治理等2000份文件。

建议工厂、生产企业都强制学习:

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03

储能事故原因

据国家发展改革委、国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,到2025年,新型储能装机容量达3000万千瓦以上。

然而,储能行业蓬勃发展的背后,储能安全问题频频见报

2021年4月16日,北京大红门储能电站起火爆炸, 造成1名值班电工遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤。

2022年1月12日,京港澳高速上一辆满载储能系统的货车突然起火,好在司机及时发现、将事故车辆停在应急车道并报警,消防救援人员到达现场时,车厢内正猛烈燃烧,火焰时不时向外喷射、并冒出滚滚浓烟,不时伴有爆炸声,幸而司机和消防人员教科书般的处置及时,并未造成更严重的伤亡。

储能行业的快速成长,吸引越来越多的企业加入,但技术参差不齐也为行业带来了不稳定的因素。

部分厂家的系统集成设计只是将各方采购来的不同品牌的锂电池、储能PCS等设备简单堆砌到集装箱中,系统在发货前也没有经过全面测试和有效联调,再加上保护执行不到位,导致最终交付给客户的整个储能系统存在巨大的性能和安全隐患。

除了设备烧毁的损失,因设备更换而导致的项目延期并网和停运所带来的损失更是不可估量。如何做到有效规避,得先认识到问题所在:

1、电池系统缺陷: 当电池系统制造中存在缺陷的情况下,在电池过充时,因电池内部短路火灾发生可能性会变高;

2、针对电冲击的保护体系不完善: 在测试外部电力冲击等过程中,电池保护装置内大部分的元件存在受损情况,直流接触器爆炸,交流过滤器上有碳化痕迹;

3、运营环境管理及设置不周: 安装在山地或海边的储能装置在高昼夜温差下,引发反复冷凝现象以及灰尘吸附,进而可能导致电池和模块外壳间的接地部分绝缘层损坏,引起火灾;

4、储能系统综合管理体系欠缺: 从企业面谈调查、事故调查、试验论证等方面综合分析发现,部分系统设计不能将电池和PCS(储能变流器)等部件有效结合,无法实现系统层面的保护和管理。

5、生产安全管理不到位: 目前,部分单位储能电站安全管理较为粗放。设计施工方面,安全设计、预警、保护、消防等要求未得到有效落实;运维方面,存在巡检和监视力度不够、维护针对性不强、重大危险源辨识分析及应急管理措施不到位、缺少针对储能事故的专业消防培训等问题。

04

提高储能安全措施

要有效保障储能的安全,不仅需要在电化学、电气、电力电子等领域有过硬的技术实力,更需要具备将硬件、软件等有机结合成一套复杂系统做支撑的能力,方可做到从 源头控制、过程防护、末端消防 等层层安全管控,保障储能系统长期应用安全。

1、质量管理: 目前各厂家电芯封装工艺不同,有的粗制滥造甚至电芯部分直接裸露在空气中。若单个电芯发生热失控,将很快蔓延到整个集装箱。

优质的材料和制造工艺是产品安全的前提,储能系统厂家需要做好360°的品控管理工作,尤其是在电芯原料、制造工艺、检测使用等关键环节建立专业的质量管理标准,将优质的材料和先进的工艺应用到产品中。

同时,做好全生命周期的储能安全管理,不仅需要关注生产制造环节,同时也要做好存储、运输、安装等多个环节的风险预防。

2、源头控制: 作为引发储能起火的常见因素,厂家需要加强储能系统电芯以及电弧的检测与预防。

一方面通过系统监控,做到对电池的状态分析、预判和预警,从源头上防止与阻断热失控;

另一方面,因储能系统内较多电气连接,在复杂的使用工况下有可能引发拉弧现象,会引发设备火灾,如何开展电弧的检测与防护,对储能系统安全尤其重要。

3、消防保护: 做好产品质量及源头防火的基础之上,储能系统的消防设计对储能安全同样重要。

如何通过合理的消防设计,做到对烟感、温感、可燃气体等隐患的探测监控;

通过排风泄压、防爆等设计减少热失控扩散带来的损失等都需要科学合理的设计。

4、系统设计: 储能系统中,电池与PCS、BMS、EMS等系统存在强耦合关系,若从不同品牌采购,现场调试拼装,各系统间安全保障的强耦合关系将被强行割裂打破,系统的精细化管理、联动保护控制、电气和消防的安全性都无法保证,长期运行过程中也带来了安全隐患与系统风险的不确定性。

如何打破储能系统各单元的信息孤岛,真正将储能系统整合成有机整体,不仅考验厂家在电化学、电力电子、电气等各方面的技术实力,更考验厂家对储能系统的深刻理解与整个储能产业运营的深厚积淀。

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