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昔日全球最大锂电储能电站起火,锂电储能与氢储能安全简析

氢云链| 2024-5-23 11:03 阅读 165 评论 0

5月15日,美国加利福尼亚州圣地亚哥Otay Mesa(奥泰梅萨)Gateway 250MWh锂电池储能电站发生火灾,该储能项目位于Camino de la Fuente 600街区的一个工业园区。截至目前,大火已复燃两次并持续燃烧了六天,并且火势仍未能得到全面控制。这起严重火灾发生在由圣地亚哥电网基础设施开发商LS Power的子公司Rev Renewables运营的Gateway储能电站的3 号建筑内。2020年8月19日,装机容量为250MW的Gateway储能电站正式并网。Gateway储能电站是当时全球最大的电池储能项目,使用 LG Chem 锂离子电池,占地 80,000 平方英尺。

Gateway储能电站复燃始末

据悉,自5月15日周三下午储能项目发生火灾以来,消防队一直在向大楼的灭火系统注水,以抑制火焰并冷却发热的电池。工作人员用了大约24小时,直到5月16日下午才控制住火势,并认为大火已基本被扑灭,并解除了疏散命令。

然而,就在储能火灾被扑灭的当晚,5月16日,储能电站发生第一次复燃。

5月17日周五晚上,储能系统电池内部发生第二次复燃,并在整个周末持续燃烧。三十多名消防员重新投入工作,努力灭火。据加州消防局上尉Mike Cornette表示,火势瞬息万变,所以大家一致在非常谨慎地处理。

据5月18日周六上午发布的一份报告显示,储能系统内部锂离子电池“持续出现热失控”,即电池进入无法控制的自发热状态。

5月18日周六晚上,该储能电站火势突然爆发,大火蔓延至建筑物设施,并烧毁了储能设施的部分屋顶。

Cornette表示:一般来说,安装锂离子电池的建筑物都配有火灾探测系统,该系统会向电池喷洒化学药剂,以扑灭可能发生的火焰。但是,如果这种方法失效,便需要使用大量的水来控制火焰、并保持电池冷却。在这次火灾火势最猛烈时,大楼喷水灭火系统的立管每分钟向现场喷洒350加仑的水。

目前,消防官员仍无法准确估计大火还会持续多久,在接受当地媒体采访的时候,消防官员表示可能需要数周时间才能扑灭大火。

“经与专家交谈了解到,过去也曾经遇到过几起类似的事件,每次持续的时间从七天到几周不等。对于此次事件我们也不确定,我们正在为最坏的情况做准备,并计划很长时间驻扎这里,两到四周,然后重新评估。”加州消防局圣地亚哥分局的队长Brent Pascua说。

电池储能火灾难以扑灭的原因之一,是因为锂离子电池使用的材料会自行产生氧气。虽然水基灭火剂可以冷却过热的电池,但并不能完全扑灭火灾。

但用水灭火还有缺点,不仅电池会与湿气产生剧烈反应,而且水分会在电池的高温加热下蒸发或分解,并产生在密闭空间内可能有毒或高度易燃的气体(氢气)。

“消防队现场必须用水浇灭火势,但水会损坏其他电池,并导致引发另一场火灾。据以往的经验来说,我们通常会看到这种连锁损害会持续更长的时间,就像多米诺骨牌效应一样。”圣地亚哥消防救援局营长兼替代能源应急响应协调员罗伯特·雷森德表示。加州消防局表示该储能电站起火的原因尚未确定、仍在调查中。

氢储能安全简析

除经济性问题,安全也一直是储能的另一个焦点。国内锂电池储能也发生过较为严重的安全事故,以近年北京某公司的光储充一体化项目为例,该项目因磷酸铁锂电池发生内短路故障引发电池热失控起火,事故产生的易燃易爆组分通过电缆沟进入储能室并扩散,与空气混合形成爆炸性气体,遇电气火花发生爆炸。事故造成1名值班电工遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤。

由于广义氢储能涉及环节较多,且技术路线多元化,我们以目前应用较多的燃料电池发电为例,与锂电池储能发电做安全方面的简单对比。燃料电池发电与锂电池储能发电最大的区别之一就是燃料电池本身并不是储能装置,其本身带来的安全风险相对较小,通常也不存在复燃的说法,,而考虑到储能装置对于土地成本以及中长期技术竞争等因素,锂电池必然朝着更高能量密度的方向发展,其所带来的安全隐患将更高。且固定式发电用燃料电池更注重效率,而对动态响应、电流密度等方面的要求并不如车用燃料电池高,目前全球数万辆氢燃料电池车还未出现过安全事故,这也使得发电用燃料电池的安全性能得到进一步保障。单纯从电池本身来看,燃料电池要比锂电池安全得多。而即便考虑氢储运,发电场景下的氢储运在压强等方面的要求较车用也低得多。

目前国内氢储能示范项目也逐渐增多,如爱德曼位于乌兰察布的电网侧氢储能项目、中交机电位于张家口的百兆瓦级氢储能项目等,此外掺氢和纯氢燃气轮机发电项目也快速增多,氢能在发电方面的应用有望实现快速增长。

编辑:风氢扬 校对:氢氢我心 审核:氢云小仙女

来源:氢云链整理

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