[汽車之家 資訊]  4月16日,，北京集美家居大紅門儲(chǔ)能電站發(fā)生爆炸事故,，導(dǎo)致2名消防員犧牲,，同時(shí)引發(fā)了社會(huì)對(duì)儲(chǔ)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(dòng)業(yè)內(nèi)外人士的心,。近日,，國(guó)家電網(wǎng)直屬科研單位，中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司儲(chǔ)能與電工新技術(shù)研究所,，發(fā)布了對(duì)該事故的分析報(bào)告,，提出了可能引發(fā)爆炸的8個(gè)誘因，包括儲(chǔ)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(guó)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(tái)區(qū)的集美大紅門25MWh直流光儲(chǔ)充一體化電站項(xiàng)目。根據(jù)電科院報(bào)告,，該項(xiàng)目一期包括1.4MWh的屋頂光伏94個(gè)車位的單槍150KW大功率直流快速充電樁,，以及25MWh的國(guó)軒高科磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能,，其中12.5MWh 用于外部電動(dòng)車充電（包括南區(qū) 4MWh 社會(huì)車輛+北區(qū)8.5MWh 大巴運(yùn)營(yíng)），12.5MWh 用于室內(nèi)供電,。

● 集美大紅門25MWh直流光儲(chǔ)充一體化電站整體情況

　　該儲(chǔ)能電站的單體電池為國(guó)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(gè)組串并聯(lián)）的級(jí)聯(lián)方式形成 720V 189Ah 的電池模塊,，再將多個(gè)模塊并聯(lián)的方式形成電池簇,。

● 現(xiàn)場(chǎng)電池情況

　　2018年4月，該儲(chǔ)能電站在豐臺(tái)區(qū)發(fā)改委備案,，2019年3月正式運(yùn)營(yíng),，是北京市中心最大規(guī)模的商業(yè)用戶側(cè)儲(chǔ)能電站、最大規(guī)模的社會(huì)公共大功率充電站,、第一個(gè)萬度級(jí)光儲(chǔ)充電站,、第一個(gè)用戶側(cè)新能源直流增量配電網(wǎng)，也是北京市最大光儲(chǔ)充示范項(xiàng)目工程,。

● 事故現(xiàn)場(chǎng)航拍情況

　　4月16日12時(shí)17分,，北京市119 指揮中心接報(bào)該儲(chǔ)能電站起火警情，調(diào)派15個(gè)消防站47輛消防車235名指戰(zhàn)員到場(chǎng)處置,。14時(shí)15分許,，在對(duì)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(bào)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(bào)告指出，發(fā)生事故的項(xiàng)目利用集美家居廣場(chǎng)天臺(tái)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(shí),，配置新能源汽車充電樁,，將光伏發(fā)電、智能充電樁和儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合,，最終形成光儲(chǔ)充一體化設(shè)施,。

　　電科院報(bào)告強(qiáng)調(diào)， 該光儲(chǔ)充一體化項(xiàng)目中包含的儲(chǔ)能電站部分,，與傳統(tǒng)的集中式儲(chǔ)能在電氣結(jié)構(gòu)上存在較大差異,。傳統(tǒng)電動(dòng)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(xiàng)目考慮電池級(jí)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(gè)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(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)充電樁輸出標(biāo)準(zhǔn)最高值,。這種設(shè)計(jì)，雖然突破了現(xiàn)有設(shè)備的尺寸及性能限制,，但對(duì)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(gè)誘因發(fā)布,，定論尚無

　　電科院報(bào)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(bào)告指出，電池儲(chǔ)能安全是一個(gè)系統(tǒng)性問題,，涉及儲(chǔ)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(yùn)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(duì)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(chǔ)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兀瑹崾Э氐恼T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(zhǎng)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(huì)使電池內(nèi)部出現(xiàn)不可逆的放熱反應(yīng)。如果電池儲(chǔ)能系統(tǒng)集成過程中,，沒有嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)儲(chǔ)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(chǔ)能電池是否按照儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)目前未知，如果沒有經(jīng)過門檻性的安全性能檢測(cè),，可能存在較大的安全隱患,。

誘因二：儲(chǔ)能系統(tǒng)電氣拓?fù)?/span>

　　從項(xiàng)目電氣拓?fù)渖峡矗�發(fā)生事故的項(xiàng)目是直流配網(wǎng)結(jié)構(gòu),，儲(chǔ)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(chǔ)能電站交流配網(wǎng)拓?fù)湎啾�,，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(shí)容易造成環(huán)流,，當(dāng)環(huán)流過大時(shí)會(huì)造成某個(gè)電池簇的過充或者過放,，會(huì)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(huì)通過母線傳遞給電池簇,，瞬間的短路大電流會(huì)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(diǎn),，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(diǎn),，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(shí)間較長(zhǎng),，同時(shí)直流開關(guān)成本較高，有個(gè)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(shí)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(yùn)行時(shí)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(huì)引發(fā)電池產(chǎn)生火災(zāi)從而造成安全隱患,。

　　○從現(xiàn)場(chǎng)情況看,，南區(qū)先發(fā)生事故，在處理南區(qū)事故時(shí),，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(shí),，南區(qū)已經(jīng)短路,，但是由于直流保護(hù)系統(tǒng)未檢測(cè)到，未發(fā)生動(dòng)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(chǔ)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(chǔ)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(zhǎng)、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(shí)關(guān)斷對(duì)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(xiǎn),。

誘因四：電纜和線束現(xiàn)場(chǎng)布局

　　從公開的信息來看,，事故項(xiàng)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(shí),，處理不及時(shí)，線束不防火,，很容易成為易燃源,。

誘因五：電站防火設(shè)計(jì)

　　鋰離子電池在熱失控后，一方面會(huì)對(duì)周圍的電池產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱沖擊,，另一方面,，會(huì)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(chǔ)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(chǔ)能裝置布置在室內(nèi),，當(dāng)可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度時(shí)，遇明火會(huì)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(xiàng)目有兩個(gè)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(gè)時(shí)間段消防救援已經(jīng)來了,，由于儲(chǔ)能電池沒有隔離,，所以消防隊(duì)員一進(jìn)去（13:30 左右正是儲(chǔ)能放電的時(shí)間）就“毫無征兆”的爆炸了。由此推測(cè),，該電站的防火設(shè)計(jì)存在不足,，現(xiàn)場(chǎng)的防火設(shè)計(jì)中未見有防火墻的設(shè)計(jì)，缺乏隔離吸能設(shè)施，沒有在儲(chǔ)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(chǎng)情況,，北區(qū)突然發(fā)生爆炸，根據(jù)該現(xiàn)象推測(cè)可能是由于南區(qū)火災(zāi)產(chǎn)生高溫,，北區(qū)儲(chǔ)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(chǎng)可能缺乏可燃?xì)怏w探測(cè)裝置或者探測(cè)裝置失靈,，沒有有效檢測(cè)出可燃?xì)怏w，沒有做出及時(shí)預(yù)警,，導(dǎo)致發(fā)生爆炸,。

　　儲(chǔ)能站火勢(shì)蔓延較大，說明現(xiàn)場(chǎng)消防系統(tǒng)未在第一時(shí)間控制住火勢(shì),，現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)時(shí),，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(shí)可能接觸到了北區(qū)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，由于儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)前期,，有大量?jī)?chǔ)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(xiǎn)橙色預(yù)警信號(hào),。大風(fēng)、沙塵的氣象環(huán)境可能造成儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部灰塵積聚,，一方面不利于儲(chǔ)能系統(tǒng)的散熱,，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行溫度，另一方面沙塵的存在,，對(duì)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(huì)誘發(fā)儲(chǔ)能電池?zé)崾Э亍?/p>

誘因八：人員現(xiàn)場(chǎng)操作和管理制度

　　據(jù)媒體報(bào)告,，儲(chǔ)能電站事故發(fā)生時(shí),，現(xiàn)場(chǎng)有工作人員正在對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。儲(chǔ)能系統(tǒng)屬于高電壓,、高能量的帶電系統(tǒng),，施工現(xiàn)場(chǎng)、調(diào)試運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)有很多的線路,，如果操作失誤或者現(xiàn)場(chǎng)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(jì)、施工到運(yùn)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(chǎng)作業(yè)不規(guī)范操作,、監(jiān)管缺失,、操作人員認(rèn)識(shí)不充分等等，都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果,。

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

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