电池储能电站起火原因不明或将迫使APS暂停电池储能系统部署计划

据外媒报道，日前，亚利桑那州公用事业厂商APS公司在亚利桑那州皮奥里亚部署的电池储能电站发生爆燃，但并没有确定火灾原因。事故发生后，该公司停止了其储能电站的运营，而事故调查仍在继续。

在此次火灾中，当地消防部门4名消防员送往医院救治。皮奥里亚(Peoria)消防部门发言人MichaelSelmer指出，消防员在检查储能系统中的电池时突然发生爆燃，并表示可能是电池或其他配电设备发生故障导致了这一事故发生。

虽然在全球各地，锂电池电站曾多次发生火灾，而在美国的电网基础设施环境中只发生了几次。

机构表示，这个事件发生在起步不久的储能行业的敏感时期，可能将带来不良影响，美国一些州正在努力使储能系统成为其电网规划的核心。另据调研机构的预测，美国的储能部署在2019年有望实现倍增，并在2020年增加三倍。

运营该储能电站的APS公司和提供电池储能系统的Fluence公司从4月20日起就一直在调查爆燃的原因。

APS公司采用储能技术比几乎所有同行都要早，并且在今年2月宣布计划到2025年再部署装机容量为850MW的储能系统，这是迄今为止美国公用事业公司宣布的最大储能采购计划。该公司希望使用电池储能系统将多余的太阳能发电量转移到峰值期间，当其对电网变得更有价值时。这一策略为依赖天然气峰值发电厂的用户提供了一个更清洁、更便宜的替代方案。

因此，其调查结果对于亚利桑那州增加电池储能系统的部署是否按计划进行具有重要意义。它可能会影响加利福尼亚、纽约和马萨诸塞等州的决策，而这些州将储能作为其电网规划的中心，对其他希望使用电池储能系统作为电气系统脱碳工具的美国各州也很重要。

随着调查的展开，业界提出了一些较为关注的重大问题。

储能电站的关键企业

一些储能行业内部人士表示，担心一些经验不足的集成商和运营商在运营和维护过程中可能会导致电池损坏并破坏储能系统的声誉。这种担心在亚利桑那州并不存在，因为这两家厂商在电池储能系统部署方面经验丰富。

APS公司是该州最大的公用事业公司，并且专注于采用电池储能系统作为电网资产。在许多公用事业公司尚未认真研究这项技术的时候，该公司已将电池储能系统纳入其宏观电网规划。

作为太阳能合作伙伴计划的一部分，APS公司在2017年部署运营了这个电池储能设施，该公司使用两个电网规模的电池储能系统来平衡一些住宅太阳能系统对特定配电馈线的影响。APS公司在该项目中选择了PunkinCenter的电池解决方案，免除了成本昂贵的电线升级，以保持偏远城镇的电力可靠性。

从那时起，APS公司扩大了其电池储能部署的目标，使其成为其战略的核心部分，将丰富的太阳能转移到用电高峰，而不是依赖成本昂贵的天然气峰值发电厂。APS公司为其太阳能发电设施发布了一个部署装机容量为50MW的电池储能系统的招标书；并在今年2月宣布，将在2025年再部署装机容量为850MW的电池储能系统。

Fluence公司为APS公司提供电池储能系统，于2018年初成立，专注于向世界各地的储能项目提供其公用事业规模的Advancion平台。最初是电力生产商AES公司负责储能业务的一个部门，致力于为该公司产品部署储能业务。经过多年的项目开发，AES公司与德国工业巨头西门子公司合资成立Fluence公司，剥离了其储能业务。

Fluence公司宣称，已在17个国家的80个站点部署了装机容量为760MW的储能电站。

值得一提的是，该公司发言人表示，“在此次事件发生之前，Fluence公司已经提供了超过630万MWh的电网服务，并且没有发生重大安全事故或火灾。”

火源起源原因

目前大家仍然不知道这个关键问题的答案。

“我们现在知道的是我们的设备出现了故障，正在进行的彻底调查将帮助我们确定发生火灾的原因。”APS公司发言人AnneDeGraw于4月22日表示。

该调查正在进行中，APS公司和Fluence公司都派遣了技术人员在现场进行调查。但悬而未决的问题是，火灾是源于电池系统本身还是部署同一地点的变电站的其他设备。

在美国，电网规模电池储能系统火灾极为罕见，但灾难性故障对任何大功率电网设备都是非零风险。

“火灾和爆炸在电力系统中并不罕见，”WoodMackenzie公司电网研究主任BenKellison说。他指出，变压器爆炸事故经常发生，有时一年发生多次。因此，公用事业公司采用隔离墙等措施将大型电力变压器彼此分开，以防止发生级联故障，

调查人员将调查和跟踪变电站现有的各种电网设备的火灾来源。

电池本身爆炸了吗？

Selmer表示，当消防队员接近电池储能设施时发生爆炸。他还指出，爆炸的原因尚不清楚。

众所周知，锂电池在某些条件下容易着火。如果发生短路，锂离子电池可能进入“热失控”状态，在这种状态下，将会继续升温，最终达到燃点。也就是说，电池火灾往往以冒出火焰的形式出现，而不是以爆炸的形式出现。

同样，人们并不知道储能系统爆炸的原因，但消防部门在现场的描述让人们想起了DNVGL集团代表纽约利益相关者进行的2017年电池防火安全研究的一段话。报道的作者提出了锂电池是否爆炸的确切问题：“在计划中，DNVGL集团测试了数十块锂电池，确定这些电池并没有发生爆炸。DNVGL集团还对其他项目中的电池进行了数百次滥用测试，并没有最终观察到电池爆炸或是热失控事件的起源。”

然而，该公司确实观察到一种“高度可重复的情况”，即电池暴露在释放的易燃气体中。报告指出：“爆炸的危险不是电池本身，而是电池可能产生的气体。根据进入电池外壳中存在的气体比例，外部空气的流入可能会产生之前不存在的燃烧条件。”

电池储能系统将采取哪些安全系统？

行业媒体GTM公司于2017年参观了McMicken公司的FestivalRanch公司的电池储能系统，看到在其封闭的长方形外壳中，电池架部署在中央走道的两侧。与发电厂相比，其更像一个小型数据中心，而LGChem公司提供的电池组容量高达2MW/2MWh。

尽管亚利桑那州的夏季高温可能会电池组带来影响，但储能系统内部的温度控制使电池组保持在一个安全的工作范围内。并在内部部署了大型的灭火剂容器，电池组连接一系列传感器，这些传感器设计用来在危险出现之前发现问题和迹象。

“这些电池单元上的安全系统包括一个内置报警器和一个自动灭火系统，以及一个能够承受一些重要的热量和压力参数的容器。”DeGraw说。

电池安全系统是否关闭或失效？

DeGraw没有确认安全系统是否在火灾中被触发。

APS公司的后续措施

在调查继续期间，APS公司已停止运行其储能业务。

DeGraw说，“我们没有证据证明类似的储能设施存在任何安全问题，但出于谨慎考虑，我们暂时停止运营其他的电池储能系统。对于像我们这样注重安全的企业来说，这是一个典型的步骤。”

其他系统包括FestivalRanch电池和PunkinCenter系统，两者均由Fluence公司提供。

电网规模电池起火的频率有多高？

在美国，只有少数几起火灾发生在电网规模电池设施。

APS公司的储能系统在2012年经历了第一次火灾。该公司在弗拉格斯塔夫拥有和运营由Electrovaya公司提供的装机容量为1.5MW储能系统起火。

同样在2012年，一个装机容量为15MW的储能设施在夏威夷瓦胡岛的北岸被烧毁。该设施由XtremePower公司提供，但该储能系统采用的是铅酸电池，而不是锂离子电池。两年后，XtremePower公司破产。

2016年，S＆C电气公司的内部电池测试设施发生了火灾，该公司此后发布了一份有关如何解决问题的详细报告。但是，该设施并非作为电网资产在现场运营，因此它属于不同的类别。

WoodMac公司的储能数据库跟踪了部署在美国的200个电网规模的电池储能系统。根据是否追溯到储能系统或其他事件，发现电池发生火灾的比率为200个储能系统中只有2到3个可能发生火灾。

美国电网规模电池火灾的绝对数量很少，但相对而言，其发生率并不高，尤其是在未来几年储能行业计划大规模扩张时。

WoodMac公司储能研究主管RaviManghani说：“这个比例必须再下降一个数量级。储能行业需要更好地进行生产、更安全的销售、设计具有足够冗余级别的系统，以及进行实时监控以进行预测性分析。”

对未来的电池储能系统部署的影响

这一切都将归结为电池储能系统发生火灾的原因。如果起火的原因是变电站设备故障，那么其问题可能会转向如何正确地将电池组与外部设备相隔离。

但如果调查结果涉及到电池储能系统本身，这将给相关各方提出一系列棘手的问题，并可能迫使APS公司重新考虑大幅增加电池储能系统部署的计划。