[汽車之家 資訊]  4月16日，北京集美家居大紅門儲能電站發(fā)生爆炸事故，導(dǎo)致2名消防員犧牲，同時引發(fā)了社會對儲能電站安全問題的關(guān)注。如今，事故已經(jīng)發(fā)生十余天，引發(fā)爆炸的原因是什么，依舊牽動業(yè)內(nèi)外人士的心。近日，國家電網(wǎng)直屬科研單位，中國電力科學(xué)研究院有限公司儲能與電工新技術(shù)研究所，發(fā)布了對該事故的分析報告，提出了可能引發(fā)爆炸的8個誘因，包括儲能電池安全質(zhì)量、電池管理系統(tǒng)和氣象環(huán)境因素等，但由于目前能夠得到的信息有限，未能給出具體原因定論。

● 事故回顧：配國軒鐵鋰電池，電站北區(qū)突然爆炸

　　發(fā)生事故的是位于北京豐臺區(qū)的集美大紅門25MWh直流光儲充一體化電站項目。根據(jù)電科院報告，該項目一期包括1.4MWh的屋頂光伏94個車位的單槍150KW大功率直流快速充電樁，以及25MWh的國軒高科磷酸鐵鋰電池儲能，其中12.5MWh 用于外部電動車充電（包括南區(qū) 4MWh 社會車輛+北區(qū)8.5MWh 大巴運營），12.5MWh 用于室內(nèi)供電。

● 集美大紅門25MWh直流光儲充一體化電站整體情況

　　該儲能電站的單體電池為國軒高科3.2V 10.5Ah 磷酸鐵鋰方殼電芯，通過225S18P 先串后并（225只串聯(lián)形成組串，18個組串并聯(lián)）的級聯(lián)方式形成 720V 189Ah 的電池模塊，再將多個模塊并聯(lián)的方式形成電池簇。

● 現(xiàn)場電池情況

　　2018年4月，該儲能電站在豐臺區(qū)發(fā)改委備案，2019年3月正式運營，是北京市中心最大規(guī)模的商業(yè)用戶側(cè)儲能電站、最大規(guī)模的社會公共大功率充電站、第一個萬度級光儲充電站、第一個用戶側(cè)新能源直流增量配電網(wǎng)，也是北京市最大光儲充示范項目工程。

● 事故現(xiàn)場航拍情況

　　4月16日12時17分，北京市119 指揮中心接報該儲能電站起火警情，調(diào)派15個消防站47輛消防車235名指戰(zhàn)員到場處置。14時15分許，在對電站南區(qū)進(jìn)行處置過程中，電站北區(qū)在毫無征兆的情況下突發(fā)爆炸，導(dǎo)致2名消防員犧牲。電科院報告稱，經(jīng)初步調(diào)查了解，事發(fā)前該電站正在進(jìn)行施工調(diào)試。

　　電科院報告指出，發(fā)生事故的項目利用集美家居廣場天臺閑置空間，鋪設(shè)單晶硅面光伏板，構(gòu)建光伏發(fā)電系統(tǒng)。同時，配置新能源汽車充電樁，將光伏發(fā)電、智能充電樁和儲能系統(tǒng)結(jié)合，最終形成光儲充一體化設(shè)施。

　　電科院報告強調(diào)， 該光儲充一體化項目中包含的儲能電站部分，與傳統(tǒng)的集中式儲能在電氣結(jié)構(gòu)上存在較大差異。傳統(tǒng)電動汽車充電站中，充電樁輸入的是交流電，而新能源車的大功率充電使用直流電，需配備一圈交流轉(zhuǎn)換直流的設(shè)備。

　　但是，該項目考慮電池級聯(lián)輸出本身為直流電的特性，去除了相應(yīng)的“交轉(zhuǎn)直”、“直轉(zhuǎn)交” 的變電設(shè)備，電池直接串聯(lián)至 750V，經(jīng)過多機(jī)并聯(lián)，使得每個充電樁都可以達(dá)到 150kW功率，250A電流和750V電壓，相應(yīng)參數(shù)對應(yīng)國標(biāo)充電樁輸出標(biāo)準(zhǔn)最高值。這種設(shè)計，雖然突破了現(xiàn)有設(shè)備的尺寸及性能限制，但對電池簇間的均流能力及直流開關(guān)設(shè)備的開斷能力提出了更高的要求。

8個誘因發(fā)布，定論尚無

　　電科院報告認(rèn)為，“電站北區(qū)在毫無征兆的情況下突發(fā)爆炸”，符合鋰離子電池的安全事故誘發(fā)機(jī)制，即電池在內(nèi)外部激源的影響下，超出其安全技術(shù)承受能力，電池遭遇極端濫用條件，突發(fā)熱失控。電科院報告指出，電池儲能安全是一個系統(tǒng)性問題，涉及儲能電池、電池管理系統(tǒng)、電纜線束、系統(tǒng)電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、預(yù)警監(jiān)控消防系統(tǒng)、運行環(huán)境、安全管理等多方面。由于目前能夠得到的信息有限，不能對具體事故原因下定論，僅能從不同維度分析各類可能的誘因。

誘因一：儲能電池安全質(zhì)量

　　鋰離子電池發(fā)生燃燒爆炸的根源在于電池?zé)崾Э�，熱失控的誘因通常有電池內(nèi)部原因和外部原因兩種。內(nèi)部原因，比如電池制造過程中引入的電芯內(nèi)缺陷，或者電池在長期使用過程中由于充放電制度和環(huán)境因素使電池老化，電芯內(nèi)部產(chǎn)生了枝晶鋰，它的存在觸發(fā)了電池內(nèi)短路。

　　外部原因，如電池外部的電、熱沖擊，作用到電池本體都會使電池內(nèi)部出現(xiàn)不可逆的放熱反應(yīng)。如果電池儲能系統(tǒng)集成過程中，沒有嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對儲能電池提出門檻性的安全性能要求，出現(xiàn)電池選型不當(dāng)，電池基本安全質(zhì)量無法保障，一般濫用條件下極易熱失控。該電站的儲能電池是否按照儲能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測目前未知，如果沒有經(jīng)過門檻性的安全性能檢測，可能存在較大的安全隱患。

誘因二：儲能系統(tǒng)電氣拓?fù)?/span>

　　從項目電氣拓?fù)渖峡�，發(fā)生事故的項目是直流配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，儲能電站中的電池簇通過DC/DC變換系統(tǒng)與大功率直流充電樁、光伏發(fā)電系統(tǒng)共用直流母線上。與普遍使用的儲能電站交流配網(wǎng)拓?fù)湎啾龋�這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有若干安全隱患。

　　○如果電池簇之間存在不一致性，在工作時容易造成環(huán)流，當(dāng)環(huán)流過大時會造成某個電池簇的過充或者過放，會加劇電池的老化或者衰退。

　　○如果直流母線上的負(fù)載發(fā)生短路，短路電流會通過母線傳遞給電池簇，瞬間的短路大電流會加劇電池內(nèi)部急劇升溫，引發(fā)事故。

　　○直流母線的絕緣要求較高，如果存在缺陷可能發(fā)生電弧火花，由于直流電流沒有過零點，不易熄滅，高溫電弧易引發(fā)電池、線纜等易燃物的火災(zāi)。

　　○直流繼保系統(tǒng)的開關(guān)關(guān)斷過程由于沒有過零點，關(guān)斷比交流開關(guān)復(fù)雜，開關(guān)內(nèi)電弧不易熄滅，開關(guān)關(guān)斷時間較長，同時直流開關(guān)成本較高，有個別工程存在用交流開關(guān)替代直流開關(guān)的現(xiàn)象，交流開關(guān)用在直流系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生過流故障時有可能出現(xiàn)開關(guān)無法關(guān)斷，引發(fā)持續(xù)大電流，存在安全隱患。

　　○直流配電網(wǎng)絡(luò)中電力電子設(shè)備缺少足夠的電氣隔離措施，如果直流配電系統(tǒng)中接地工作處理不當(dāng)，系統(tǒng)運行時電磁環(huán)流問題容易引起漏電流，漏電流在電池機(jī)柜、線纜等處累積的熱量有可能造成局部高溫，會引發(fā)電池產(chǎn)生火災(zāi)從而造成安全隱患。

　　○從現(xiàn)場情況看，南區(qū)先發(fā)生事故，在處理南區(qū)事故時，北區(qū)在無征兆情況下發(fā)生爆燃，有可能是南北區(qū)共用直流母線，在南區(qū)發(fā)生事故時，南區(qū)已經(jīng)短路，但是由于直流保護(hù)系統(tǒng)未檢測到，未發(fā)生動作，造成北區(qū)電池瞬間過放，電流增大，引發(fā)事故。

誘因三：電池管理系統(tǒng)

　　除電芯外，電池儲能系統(tǒng)還包含 BMS、PCS、變壓器以及相關(guān)繼電保護(hù)設(shè)備、通信設(shè)備等一系列一次、二次設(shè)備，這些設(shè)備均可能因存在質(zhì)量缺陷、安裝調(diào)試過程不規(guī)范、設(shè)置不合理、絕緣不到位等因素，直接或間接引起儲能系統(tǒng)發(fā)生安全問題。

　　從事故現(xiàn)象看，電池管理系統(tǒng)可能存在采集數(shù)據(jù)周期較長、閾值設(shè)置不合理的現(xiàn)象，未在電池過充、過放或者熱失控階段發(fā)生預(yù)警，也未及時關(guān)斷對電池10充放電進(jìn)行反應(yīng)，加劇了電池發(fā)生失控的風(fēng)險。

誘因四：電纜和線束現(xiàn)場布局

　　從公開的信息來看，事故項目的線纜采用的穿管橋架敷設(shè)，與電池柜的安全距離較近，如果線路上發(fā)生短路，線纜發(fā)生燃燒或者爆炸，極易造成連鎖反應(yīng)，造成電池的著火或者爆炸。

　　電池模塊中的線束也是事故可能發(fā)生的根源，所有線束如果未作防火處理，或者采集線束和通信線束為明顯區(qū)分，易造成線束之間的干擾，造成電池管理系統(tǒng)信息不準(zhǔn)，當(dāng)發(fā)生事故時，處理不及時，線束不防火，很容易成為易燃源。

誘因五：電站防火設(shè)計

　　鋰離子電池在熱失控后，一方面會對周圍的電池產(chǎn)生強烈的熱沖擊，另一方面，會生成大量烷烴類可燃?xì)怏w，在外部負(fù)載短路形成的外部電沖擊、電池?zé)崾Э睾蟮臒釠_擊等作用下，如果儲能系統(tǒng)缺乏有效的防護(hù)措施，就可能造成電池事故的擴(kuò)大。

　　若儲能裝置布置在室內(nèi)，當(dāng)可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度時，遇明火會發(fā)生爆炸，更嚴(yán)重的是發(fā)生連鎖性爆炸事故。

　　根據(jù)媒體描述，事故項目有兩個變電站，一主一分，并網(wǎng)端應(yīng)該在低壓側(cè)380的母聯(lián)那短路之后從電纜過去。而這個時間段消防救援已經(jīng)來了，由于儲能電池沒有隔離，所以消防隊員一進(jìn)去（13:30 左右正是儲能放電的時間）就“毫無征兆”的爆炸了。由此推測，該電站的防火設(shè)計存在不足，現(xiàn)場的防火設(shè)計中未見有防火墻的設(shè)計，缺乏隔離吸能設(shè)施，沒有在儲能電池發(fā)生爆炸的情況起到有效的防護(hù)作用。

誘因六：電站配套的監(jiān)控預(yù)警滅火系統(tǒng)及消防用水

　　依據(jù)現(xiàn)場情況，北區(qū)突然發(fā)生爆炸，根據(jù)該現(xiàn)象推測可能是由于南區(qū)火災(zāi)產(chǎn)生高溫，北區(qū)儲能系統(tǒng)的電池泄壓閥打開釋放電解液分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，在密閉空間形成聚集，容易形成閃爆�，F(xiàn)場可能缺乏可燃?xì)怏w探測裝置或者探測裝置失靈，沒有有效檢測出可燃?xì)怏w，沒有做出及時預(yù)警，導(dǎo)致發(fā)生爆炸。

　　儲能站火勢蔓延較大，說明現(xiàn)場消防系統(tǒng)未在第一時間控制住火勢，現(xiàn)場設(shè)置的手持式滅火裝置不能發(fā)揮作用，不滿足鋰離子電池儲能電站的消防滅火需要。

　　從事故圖片來看，消防指戰(zhàn)員使用消防用水去撲滅南區(qū)儲能系統(tǒng)火災(zāi)時，北區(qū)突然發(fā)生爆炸，由于南區(qū)、北區(qū)距離較近，消防用水在噴淋南區(qū)時可能接觸到了北區(qū)的儲能系統(tǒng)，由于儲能系統(tǒng)是高壓帶電體，水噴淋可能引起帶電體及其線路短路誘發(fā)火災(zāi)或擴(kuò)大電氣事故。因此，在儲能系統(tǒng)火災(zāi)前期，有大量儲能電池還未受到影響的情況下，采用水作為消防滅火介質(zhì)，還是需要慎重考慮的。

誘因七：氣象環(huán)境因素

　　此次事故發(fā)生在4月16日下午，而在4月15日北京發(fā)布了大風(fēng)黃色，沙塵藍(lán)色和森林火險橙色預(yù)警信號。大風(fēng)、沙塵的氣象環(huán)境可能造成儲能系統(tǒng)內(nèi)部灰塵積聚，一方面不利于儲能系統(tǒng)的散熱，提高儲能系統(tǒng)運行溫度，另一方面沙塵的存在，對系統(tǒng)的絕緣造成不利影響，而絕緣失效容易造成電氣設(shè)備電擊穿、局部高溫，都會誘發(fā)儲能電池?zé)崾Э亍?/p>

誘因八：人員現(xiàn)場操作和管理制度

　　據(jù)媒體報告，儲能電站事故發(fā)生時，現(xiàn)場有工作人員正在對儲能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。儲能系統(tǒng)屬于高電壓、高能量的帶電系統(tǒng)，施工現(xiàn)場、調(diào)試運行現(xiàn)場有很多的線路，如果操作失誤或者現(xiàn)場處置不當(dāng)，很容易出現(xiàn)安全問題。

　　從電池本體、集成、工程設(shè)計、施工到運行維護(hù)等，目前已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如果不按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，存在現(xiàn)場作業(yè)不規(guī)范操作、監(jiān)管缺失、操作人員認(rèn)識不充分等等，都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。

　　電科院報告雖然沒能給出事故具體原因的定論，但提出的8個誘因，再次敲響了儲能電站安全防護(hù)的警鐘。大紅門儲能電站爆炸事故后，北京市開展了對所有用戶側(cè)儲能電站的安全隱患排查。（消息來源：電動汽車觀察家；編譯/汽車之家 周易）

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