类别
作者 Penny Liao
更新日期 February 11, 2022

储能系统安全性一直是众人所关注的议题,在发生事故时,除了火灾和爆炸本身所产生的危害之外,同时也可能释放出有毒化学物质产生化学危害,甚至相关人员在维修或抢救储能系统时,也可能产生电气危害或身体危害等。
 

储能失火原因

造成储能系统失火的原因有很多种,大至气候因素,小至人员操作不当、整合过程失误及电池管理系统故障等问题,而最常被探讨的则是电池老化与热失控,热失控是指电能的过度释放导致温度上升,进而形成短路电流,其原因通常分为四大类,第一,电池本身过度充放电;第二,外部环境过于高温;第三,因材料穿透、挤压和弯曲所造成的机械变形;最后则是内部短路(ISC)。

火灾发生时,会因不同的起火原因及灭火方式将其归纳为A、B、C、D四类,A类火灾为普通火灾,可以直接用水扑灭或降温;B类火灾为油类或气体火灾,需用掩盖法将氧气隔绝; C类火灾为电器火灾,通常是通电中的电气设备,需先切断电源,并且使用不导电的药剂阻止火势蔓延;D类火灾为金属火灾,这里的金属指的是活性金属,需要特殊型号的灭火器才能有效控制。一般来说储能火灾常被归类于C类火灾,但其实它同时包含电池外壳及电池电极的燃烧(A类)以及易燃性液态电解质的燃烧(B类),因此,实属于复合式类型火灾,同时我们也能透过燃料、氧化剂以及引燃火源的热量可以评估火灾的潜在风险。
 

储能灭火

储能系统发生热失控时会产生易燃气体,若是累积到一定程度又与空气接触,便有一定机率会产生化学反应导致燃烧更快速甚至是爆炸,尤其锂离子电池发生热失控反应时,容易产生复燃现象,水源无法有效灭火仅作为降温效用,只能等化学反应完全结束火势才能被扑灭,消防员在灭火时可藉由热显像仪观察火势,确保温度控制在一定范围,且储能系统起火时可能仍会有余电存在,尽管系统已断电,抢救时仍须避免触电情况发生。
 

案例

2019年4月,美国亚利桑那州的McMicken 电池储能电厂发生储能电站事故,该储能电站于2017年开始运行,其电池由LG Chem 提供,而储能安装商为Fluence Energy ,经DNV-GL单位调查后显示,起火原因为「锂晶枝」而导致系统中其中一个锂电池芯产生热失控,虽然当时的安全系统NOVEC1230洁净灭火药剂有顺利被启动,却无法阻止热失控蔓延至其他电池,同时又产生大量易燃气体聚集而引发爆炸,然而当时的紧急应变计画并未提供消防员及时处理方式,因此无法立即阻止火势蔓延,对此,美国Underwriters Laboratory(UL)所属之消防员安全研究所(Firefighter Safety Research Institute, FSRI)建议将「固定式储能系统安装标准」( Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems, NFPA 855)之内容放入消防教育训练,以免再次引发悲剧。
 

结论

要减少储能事故的发生,除了要制订完善的安全规范之外,训练相关人员的即时判断力及防护知识也是必然,最重要的还是期望储能的技术越来越成熟,下图为2019年到2021年全球储能意外事故统计图,近年来事故的发生次数与频率已经大幅下降,除了因为电池本身技术不断提升之外,各家储能厂商也相继推出不同专利技术的相关安全消防措施,希望借此提升储能系统安全系数,此外,在选购储能系统时也建议优先挑选具备国际安全标章之设备,将系统安全放于优先顺位。

储能事故

全球安全标准认证



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