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储能安全警钟:锂电池火灾原因分析与防范策略
2024-05-10

2024年4月27日,位于德国尼尔莫尔(里尔区)商业区的锂电池储能集装箱起火,并且在救火过程中,有两名消防员受轻伤。

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据德国消防队的出警记录信息显示,4月27日晚上 9 点前不久,德国尼尔莫尔消防队接到报警,储能集装箱有烟雾冒出

消防人员到达现场,可以看到轻微的烟雾。与现场人员协商后,打开了储能集装箱。打开瞬间发生了带有火焰闪光的爆炸,两名消防员因此受伤,并且随后又发生了几次小规模的爆炸。为防止着火范围扩大到其他储能集装箱,消防员使用起重机将其移动到旁边空地进行灭火。

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附近Neermoor、Warsingsfehn、Veenhusen、Oldersum、Leer、Loga等多个城市消防队及警察支援处理,最终经过大约10小时完成了灭火。

德国警方于次日发布消息称,火灾在大量消防员参与下得到控制,由于火灾现场产生大量浓烟,31号高速公路在夜间 11:30 至凌晨 5:30期间完全关闭,并要求周边居民关闭门窗。警方估计损失约为50万欧元,起火原因尚不清楚。

根据集装箱品牌标识显示,产品来源德国一家电池储能系统制造商INTILION公司,是Hoppecke电池公司的子公司。

据其官网信息显示,该产品建立在自己独特经验和电池安全测试的基础上,采用高品质锂离子电池,适合室内外的特殊应用。而根据INTILION的产品资料,其储能集装箱产品均采用磷酸铁锂电池。

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近年来,储能电站的失火事件频发,引发了公众对电化学储能电站安全性的广泛关注。调查发现即使储能系统已符合电池系统相关的标准,但还是发生了热失控以及火灾。经过分析,主要事故原因包括以下两个:

(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。

针对储能系统的安全,可以建立以下措施

1、选择口碑好的储能建设企业合作,并建立全面的风险评估

在储能系统的设计和建设阶段,进行全面的风险评估至关重要。在电池设计方面,可以采用高质量的选材和精密加工,从而减少电芯失效的可能性。此外,应确保电池和外部辅助系统之间有合理的隔离和保护措施,以防止外部故障影响电池的正常运行。

2、提前预警,接入高性能、高可靠性传感器技术

储能系统应接入更有效的监测技术,通过检测氢气和一氧化碳等热失控产生的特征气体,实时捕捉电芯内部热失控、电芯之间不一致性等潜在风险隐患。通过高性能、高可靠性的传感器技术,有效地对电池热失控进行预警,从而避免热失控造成的较大经济损失。

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道合顺氢气传感器DSB14-G3K-J和纽扣式一氧化碳传感器DSD03-M1K-JH5-14C。这两款产品专为储能行业安全而研发,旨在为用户提供更智能、更可靠的储能安全气体监测解决方案,真正做到守护储能电站安全、长寿。

3、完善安全标准体系

为确保储能系统的安全性,引入专业的第三方检测机构非常重要。这些机构可以提供权威、专业的电池数据评估技术服务,对电池的安全性进行全面检测和评估。同时,不断完善安全标准体系,制定更加严格的安全规程,对产业链上下游的品控与管理进行加强,从源头上避免潜在风险。

4、制定故障应急预案和消防处置措施

除了预防措施,储能系统还应制定完善的故障应急预案和消防处置措施。在发生火灾或其他事故时,能够迅速做出响应和处置,降低损失,确保人员的安全。

总之,储能电站的安全问题需要全社会共同关注和努力。通过综合采取以上措施,我们可以有效提升储能电站的安全性,促进储能技术的健康发展,为构建绿色低碳、安全可靠的能源体系贡献力量。

氢气传感器生产企业

深圳市道合顺传感实业有限公司成立于2019年,是一家从事气体传感器产品研发、生产、销售及方案应用的高科技企业。公司秉承“改变中国气体传感产业落后现状,打造世界超一流的气体传感企业”的使命,致力于成为气体传感行业一站式解决方案的引领者。

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道合顺传感始终以研发为主导,布局半导体、电化学、催化燃烧、红外、激光、PM2.5六大产品线,经过近几年的努力发展,道合顺传感先后通过了质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系认证,以及Rosh、CE等产品认证。与霍尼韦尔、大华、美的等行业知名品牌客户建立长期合作关系,有超千万各类传感器被客户选用,可为民用安防、环保健康及工业安全等领域提供高品质、高性能的气体传感器解决方案。




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