八大诱因！国网电科院解析北京储能电站爆破事端！

近来，国家电网直属科研单位——中国电力科学研究院有限公司发布了《北京集美大红门25MWh直流光储充一体化电站项目事端剖析》。

文件针对“集美大红门25MWh直流光储充一体化电站起火事情”做出事端原因剖析。

事情回顾及项目状况

2021年4月16日12时17分,北京丰台区南四环集美大红门25MWh直流光储充一体化电站忽然爆破。该项目一期包括1.4MWh的房顶光伏94个车位的单枪150KW大功率直流快速充电桩，以及25MWh的国轩高科磷酸铁锂电池储能，其间12.5MWh 用于外部电动车充电（包括南区 4MWh 社会车辆+北区8.5MWh 大巴运营），12.5MWh 用于室内供电。

2018年4月，该储能电站在丰台区发改委存案，2019年3月正式运营，是北京市中心最大规划的商业用户侧储能电站、最大规划的社会公共大功率充电站、第一个万度级光储充电站、第一个用户侧新能源直流增量配电网，也是北京市最大光储充演示项目工程。

事端原因剖析

依据媒体报道，“电站北区在毫无预兆的状况下突发爆破”、这契合锂离子电池的安全事端诱发机制，即电池在内外部激源的影响下，超出其安全技能承受能力，电池遭受极点乱用条件，突发热失控。

事端的产生往往由内外部诱因交互效果演化开展，电池储能安满是一个体系性问题，触及储能电池、电池办理体系、电缆线束、体系电气拓扑结构、预警监控消防体系、运转环境、安全办理等多个方面。究竟是电池自身的安全质量不过关，不能满意电池安全标准乱用条件下的门槛性要求，仍是外部激源施加给电池的乱用条件超出了电池职业技能水平，因为现在可以得到的信息有限，不能下结论，现在仅从不同维度剖析各类或许的诱发要素对电池储能安全事端的触发机制。

1.储能电池安全质量

依据现场状况、储能电站中的锂离子电池产生了焚烧爆破，而且浓烟滚滚。锂离子电池产生焚烧爆破的本源在于电池热失控,诱发电池热失控的原因有两类:

一种是电池内部原因，比方电池制作进程中引进的电芯内缺点(纤细金属碎屑导致内短路)，或许电池在长期运用进程中因为充放电准则和环境要素使电池老化，电芯内部产生了枝晶锂,它的存在触发了电池内短路；

另一种是电池外部原因，电池外部的电、热冲击，效果到电池本体上都会使电池内部呈现不可逆的放热反响。假如在电池储能体系集成进程中，没有严厉依照相关标准对储能电池提出门槛性的安全功能要求，呈现电池选型不妥，电池的根本安全质量都无法承认和保证，在一般乱用条件下极易产生突发热失控的状况。

现在储能锂离子电池的安全性检测依据是2019年1月正式开端施行的GB/T36276《电力储能用锂离子电池》，该标准与以往动力电池等职业标准的特色在于，增加了对电池自身热失控等安全功能的技能要求，该电站的储能电池是否依照储能标准进行检测现在不知道，假如没有经过门槛性的安全功能检测,或许存在较大的安全隐患。

2.储能体系电气拓扑

从项目电气拓扑上看，该项目是直流配网结构、储能电站中的电池簇经过 DC/DC改换体系与大功率直流充电桩、光伏发电体系共用直流母线上,这种拓扑结构与现在遍及运用的储能电站沟通配网拓扑存在较大差异。这种拓扑结构首要存在以下安全隐患：

(1)假如电池簇之间存在不一致性，在作业时简单构成环流，当环流过大时会构成某个电池簇的过充或许过放，会加重电池的老化或许阑珊。

(2)假如直流母线上的负载产生短路，短路电流会经过母线传递给电池簇，瞬间的短路大电流会加重电池内部急剧升温，引发事端。

(3)直流母线的绝缘要求较高。假如存在缺点或许产生电弧火花，因为直流电流没有过零点，不易平息,高温电弧易引发电池、线缆等易燃物的火灾。

(4)直流继保体系的开关关断进程因为没有过零点，关断比沟通开关杂乱，开关内电弧不易平息，开关关断时刻较长，一起直流开关本钱较高，有单个工程存在用沟通开关代替直流开关的现象，沟通开关用在直流体系中，当产生过流毛病时有或许呈现开关无法关断，引发继续大电流，存在安全隐患。

(5)直流配电网络中电力电子设备短少满足的电气阻隔办法。假如直流配电体系中接地作业处理不妥，体系运转时电磁环流问题简单引起漏电流，漏电流在电池机柜、线缆等处累积的热量有或许构成部分高温，会引发电池产生火灾然后构成安全隐患。

(6)从现场状况看，南区先产生事端，在处理南区事端时，北区在无预兆状况下产生爆燃，这种状况，有或许是南北区共用直流母线，在南区产生事端时，南区现已短路，可是因为直流保护体系未检测到，未产生动作，构成北区电池瞬间过放，电流增大，引发事端。

3.电池办理体系

电池储能体系除电芯外还包括BMS、PCS、变压器以及相关继电保护设备、通讯设备等一系列一次、二次设备，这些设备均或许因存在质量缺点、设备调试进程不标准、设置不合理、绝缘不到位等要素直接或直接引起储能体系产生安全问题。

2017年3月7日，山西某火电厂产生锂离子电池储能体系火灾事端，依据山西省消防总队的查询陈述，确定储能体系火灾事端原因为体系康复发动进程中浪涌效应引起的过大电压和电流未得到体系BMS 的有用保护。从事端现象看，电池办理体系或许存在收集数据周期较长、闳值设置不合理的现象，充欣甩进行反响、加重」电池友生天控的危险。

4.电缆和线束现场布局

从揭露的信息来看，该项意图线缆选用的穿管桥架敷设，与电池柜的安全间隔较近。假如线路上产生短路，线缆产生焚烧或许爆破，极易构成连锁反响,构成电池的着火或许爆破。

电池模块中的线束也是事端或许产生的本源。所有线束假如未作防火处理，或许收集线束和通讯线束为显着区别，易构成线束之间的搅扰，构成电池办理体系信息禁绝，当产生事端时，处理不及时，线束不防火，很简单成为易燃源。

5.电站防火规划

锂离子电池在热失控后，一方面会对周围的电池产生激烈的热冲击，另一方面，电池热失控会生成许多烷经类可燃气体，在外部负载短路构成的外部电冲击、电池热失控后的热冲击等效果下，假如储能体系缺少有用的防护办法，就或许构成电池事端的扩展。若储能设备安置在室内，当可燃气体到达必定浓度时，遇明火会产生爆破，更严峻的是产生连锁性爆破事端。

依据媒体描绘，该项目有两个变电站，一主一分，并网端应该在低压侧380的母联那短路之后从电缆曩昔。而这个时刻段消防救援现已来了，因为储能电池没有阻隔，所以消防队员一进去（13:30左右正是储能放电的时刻）就“毫无预兆”的爆破了。由此估测，该电站的防火规划存在缺少，现场的防火规划中未见有防火墙的规划，缺少隔高吸能设备，没有在储能电池产生爆破的状况起到有用的防护效果。

6.电站配套的监控预警救活体系及消防用水

依据现场状况、北区忽然产生爆破，依据该现象估测或许是因为南区火灾产生高温，北区储能体系的电池泄压阀翻开开释电解液分化产生的可燃气体，在密闭空间构成集合，简单构成闪爆。现场或许缺少可燃气体勘探设备或许勘探设备失灵，没有有用检测出可燃气体，没有做出及时预警,导致产生爆破。储能站火势延伸较大，阐明现场消防体系未在第一时刻控制住火势，现场设置的手持式救活设备不能发挥效果、不满意锂离子电池储能电站的消防救活需求。

从事端图片来看，消防指战员运用消防用水去熄灭南区储能体系火灾时，北区忽然产生爆破，因为南区、北区间隔较近，消防用水在喷淋南区时或许触摸到了北区的储能体系，因为储能体系是高压带电体，水喷淋或许引起带电体及其线路短路诱发火灾或扩展电气事端。因而，在储能体系火灾前期，有许多储能电池还未受到影响的状况下，选用水作为消防救活介质，仍是需求慎重考虑的。

7.气候环境要素

从韩国的储能电站火灾事端查询剖析陈述中可知，环境要素是导致储能体系火灾的或许诱因。此次事端产生在4月16日下午，而在4月15日北京发布了劲风黄色,沙尘蓝色和森林火险橙色预警信号，劲风、沙尘的气候环境或许构成储能体系内部尘埃积累，一方面晦气于储能体系的散热，进步储能体系运转温度，另一方面沙尘的存在，对体系的绝缘构成晦气影响，而绝缘失效简单构成电气设备电击穿、部分高温，都会诱发储能电池热失控。

8.人员现场操作和办理准则

据媒体陈述，储能电站事端产生时，现场有作业人员正在对储能体系进行调试。储能体系归于高电压、高能量的带电体系，施工现场、调试运转现场有许多的线路，假如操作失误或许现场处置不妥，很简单呈现安全问题。从电池本体、集成、工程规划、施工到运转保护等，现在已有相关标准，假如不依照标准进行,存在现场作业不标准操作、监管缺失、操作人员知道不充分等等，都或许导致严峻的结果。

详细陈述如下：

来历：消防界、轿车之家