储能电站起火的安全管理案例解析

2022年10月20日18时30分，海控能源下属天能电力公司报告，莺歌海盐场100MW平价光伏项目储能电站中1个电池舱储能电池发生起火，已报当地消防。截至当日18时50分，消防人员紧急赶往电站途中，现场未发生人员伤亡。  

项目概览

项目名称：海南天能莺歌海盐场100MW光伏配置25MW/50MWh储能电站

光伏容量：100MW

储能容量：25MW/100MWh

占地面积：约1800亩

项目业主：海南天能电力有限公司

EPC方：中国电建集团海南电力设计研究院

储能系统集成：北京宝光智中能源科技有限公司

电池直流侧集成：深圳市远信储能技术有限公司  

  根据电网要求，莺歌海100MW光伏电站共配备25MW/50MWh储能系统，共10个电池舱，此次起火的为6号电池舱。目前储能电池仍在调试阶段，未投入运行，项目总包方未将电池移交给建设方。未发生人员伤亡，因储能电池目前在调试阶段，未并网投入运行，不影响电网正常运行 。经与电池厂商技术人员沟通，现场不能用水直接灭火，因电池舱燃烧不影响周围设备，待其自行烧完后再做后续处置。  

网传事故监控画面   经了解，海南天能莺歌海盐场25MW/50MWh储能电站为目前海南省新能源侧单体最大储能项目，业主方为海南天能电力有限公司，其股东为海南海控能源股份有限公司，是海南省国资委管理的省属大型企业、光伏等清洁能源业务板块的支柱企业。在今年6月，天能电力就已经开展了2022年度光伏电站火灾事故应急演练活动，但似乎缺少针对储能火灾事故的应急演练和方案。 另外，该项目EPC方为中国电建集团海南电力设计研究院，储能系统集成方为北京宝光智中能源科技有限公司，于3月初以6522.88万元价格中标，折合单价为1.304元/Wh，对比国内2022年上半年行业内系统集成1.62元/Wh的中标均价，该价格十分具有竞争力。电池直流侧集成商为深圳市远信储能技术有限公司，电芯为磷酸铁锂电池。   据统计，近年来全世界各地已经爆发多起储能电站失火事件，引发人们对电化学储能电站安全性的广泛关注和担忧。根据报道，韩国目前已经发生30多起储能电站失火事件，安全不容忽视。

  我国目前电化学储能电站的主流建设形式是预制舱式锂离子电池储能电站。锂离子电池储能电站可以分为四个层次：电池单体、模组、电池簇和电池舱。电池单体通过排列集成模组，模组经电气连接构成电池簇，多个电池簇与变流器等设备组成电池舱。  

  此外，储能电站中还包括热管理系统、能量管理系统、电池管理系统、储能变流器等，多个单元协同工作保障储能电站的安全运行。  

  储能电站容易失火的原因主要包括以下几个方面：

1. 电池排列相对密集，极易导致连锁反应

大规模储能系统的特点之一就是电池数量多、排列相对密集，单个储能舱的容量为0.5-2MWh，内部单体电池数量可达数万个。储能舱中电池集中分布的特点会增加电池的安全风险，若单体因滥用故障发生热失控，极易导致周围电池发生连锁反应。  

2. 电芯本身存在问题，没有电池全生命周期管理 在前几年，有一个比较火的概念叫梯次利用，简单来说，储能电站会使用电动汽车退役的动力电池，但是电池不怕旧，怕就怕新旧不一，电芯一致性差。遥控器上两节干电池，凑活凑合日子还能过，但储能系统里，少则几百个，多则上万个电芯，大规模应用起来，问题就完全不一样了。  

因此，去年，国家能源局发布《新型储能项目管理规范（暂行）（征求意见稿）》，征求意见稿称，原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。文件指出，在电池一致性管理技术取得关键突破、动力电池性能监测与评价体系健全前，原则上不得新建大型动力电池梯次利用储能项目。已建成投运项目应定期评估电池性能，加强监测、强化监管。   但是解决掉电池出厂安装时的品控检测问题，还要考虑储能电站中电池的使用寿命，一个储能电站的寿命达到10-15年，即使同一批次的电池，使用几年后，一致性也会降低，目前，行业内亟需形成一个如何对电池全生命周期进行管理的统一标准。

  3. 储能电站管理系统不完善

当前电池管理系统主要依靠测量模组表面温度、电压与SOC来避免电池发生过充，设计经验来源于电动汽车，然而，与电动汽车不同的是，储能舱内单体电池数量非常大（甚至可以达到数万个），电池的不一致性会导致个别电池产生过充、过放，增加了管理和监测的难度。   去年，北京储能电站发生爆炸事故引发了社会对储能电站安全问题的关注。国家电网直属科研单位，中国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所，发布了对该事故的分析报告，提出了可能引发爆炸的8个诱因，包括储能电池安全质量、电池管理系统和气象环境因素等。  

  那么电化学储能电站如何做好安全管理？

1、建立锂电池全生命周期管理体系

一个储能电站的寿命是10-15年，即使同一批次的电池，在几年后也有可能出现不一致性问题，储能系统有上万个电芯，电池老化后的不一致性问题更为严重，所以锂电池全生命周期管理体系的搭建，可以做到实时检测，免拆解定点定位，提前预警，将预防做在消防前。  

2、引入专业的“第三方检测机构”，不断完善储能电站安全标准体系

如今，储能市场正以前所未有的速度增长，产业链涉及了电芯、电池包、系统供应商等多个领域，高速发展的背后，制定标准、规范市场正成为储能规模化发展的关键，权威、专业的第三方检测机构逐渐成为储能发展之路上的重要推动力。   不断爆发的电池安全事故，折射出的是产业链上下游品控与管理不足。高标准、更严苛的体系化认证与测试，对国内储能产业往规范化、高安全性发展有着重要意义。

  3、通过电化学模型，对电池关键参数进行精准分析

欲达成锂电储能电站“零事故”安全的目标，需要改变思路，传统的BMS管理系统设计经验来源于电动汽车，仅仅采集电压、温度、内阻等参数进行分析，在面对大规模储能电站时可能心有余而力不足，一是，电池规模巨大，增加了管理和检测的难度；二是，随着电池本体因素演化，电池安全参数都将发生变化，给电池管理系统的精准预测带来了挑战；三是，提前预测时间有限，锂电池从出现热失控征兆到燃爆之间时间较短，长时预警正逐渐成为行业发展需要。  

4、制定故障应急预案和消防处置措施

关于大型储能设施的消防安全问题，国内已经在不断地做应急演练，为新型储能电站火灾应急处置工作积累宝贵经验。演练要涵盖事故预警、信息报告、指挥协调、地企应急联动、环境应急监测等多项处置环节，重点是储能电站电池组发热升温、电池组热失控后的应急处置以及多级联动下的协调指挥和救援资源调配。

编辑：黄飞