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美国储能系统爆炸事故调查报告摘要

作者:中国储能网新闻中心 来源:消防科圃园丁 发布时间:2021-04-19 浏览:次
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事故摘要

2019年4月19日,由于2.16兆瓦时锂离子电池储能系统内发生连续热失控,一名职业消防队长,一名职业消防工程师和两名职业消防员在爆燃事件中受到重伤。储能系统中的烟雾探测器在大约16:55时发出警报信号,并排放了全淹式灭火剂(Novec 1230)。受伤的消防员是一支危险材料处置小组(HAZMAT)的成员,该小组于大约在18:28时到达现场。HAZMAT团队注意到从建筑物和附近的组件中散发出来并在沙漠中漂移的低层白云。该团队定义了一个热区(应急危险区),并多次进入该热区,以使用多通道气体浓度测量表、比色管(colorimetric tubes)和热像仪(TIC)在储能系统周围进行360度的火情诊断评估(size-up)。该小组在每次进入过程中都检测到危险的氰化氢(HCN)和一氧化碳(CO)升高。该团队持续监视储能系统,并注意到大约在19:50时白色气体/蒸汽混合物停止从容器中流出。HAZMAT领导层制定了事故响应行动计划,其中包括一群高级消防指挥官的意见,以及拥有和设计和维护储能公司代表所提供的关于储能系统的信息。HAZMAT小组最后进入了热区,发现储能系统附近的HCN和CO浓度低于可接受的阈值。在遵循事件行动计划后,团队在大约20:01小时打开了储能系统的大门。消防员在大约20:04时在热区外观察到爆燃事件。所有HAZMAT团队成员在爆炸中均受到重伤,并被迅速送往附近的医院。注意:此事件中涉及的锂离子电池储能系统已在按照之前发布的《有关储能系统安装的当前共识标准NFPA 855》的第一稿进行了调试;储能系统在设计符合调试时符合有效的相关法规和标准。

成灾因素

尽管所有响应消防员都具备从急救员到技术员级别的HAZMAT能力,但针对这些能力的HAZMAT核心培训课程尚未涵盖基本的储能系统危害。课程之外的针对储能系统的培训机会尚未全面覆盖储能系统的危害。

火灾和烟雾检测系统不包括,也不要求包括提供有关可燃气体存在信息的传感器。HAZMAT团队无法从物理上安全的位置监视有毒气体的浓度LEL以及储能系统内部的状况。

在HAZMAT团队到达事件之前,储能系统通信系统发生故障。所以维护储能系统和消防对成员无法利用该系统来了解安装情况。

在此事件发生之前,未向响应消防队员提供应急计划。事件发生时,适用的法规或标准不要求提前披露应急计划。

提供给现场消防人员的应急计划虽然符合事故发生时的适用法规和标准,但并未为缓解储能系统产生的热失控现象,对火灾和爆炸的危险无法提供足够的指导。

储能系统的设计未包括根据NFPA 68进行的爆燃通风或根据NFPA 69进行的适当机械通风,以防止爆炸性浓度以上的可燃气体积聚。调试储能系统时,适用的规范并没有要求按照这些标准进行构建。

整个全淹没灭火剂系统可防止在事故早期燃烧,但并非为爆炸而设计,也未能提供足够的防爆保护。

关键建议

以下各项是为确保使用锂离子电池储能系统的消防和维修人员安全的建议,应被视为适当标准、规范、研究计划和课程中的要求:

基本的消防员,指挥官和HAZMAT成员培训应强调储能系统的安全性;锂离子电池热失控,蒸气云形成和扩散过程中释放的气体和蒸气的潜在爆炸性;爆燃和爆炸波传播的动力学;

应该进行包括全面测试的研究,以了解响应锂离子电池储能系统火灾事件而采取的最有效,最安全的消防策略;

在通过全面的实验可以确定最终的策略和指导之前,建议消防人员在将锂离子储能系统视为外壳中的气体混合物浓度高于LEL,除非另行证明,否则应待在保守的潜在爆炸半径之外,并停留在危险区的外部;

应开发一种在线教育工具,以扩散有关锂离子电池储能系统危害和消防战术考虑因素的适当基础知识;

锂离子电池储能系统应包含可远程访问的气体监测;

应该进行包括多尺度测试在内的研究,以评估用于锂离子电池储能系统的固定式气体监测系统的有效性和局限性。

锂离子电池储能系统应包含强大的通信系统,以确保从BMS从整个储能系统中的传感器远程访问数据,并且让火警控制面板保持不间断。

储能系统的所有者和经营者应与当地消防人员和业主授权单位(AHJ)一起制定应急行动计划,并全面了解与锂离子电池技术相关的危害。

在所有储能系统安装中均应使用标识储能系统内容的标牌,以警告第一响应者与安装相关的潜在危险。

锂离子电池储能系统应与紧急操作计划配合,按照NFPA 855或国际消防法规第12章的要求,配备适当的防爆保护。

应该进行包括全面测试的研究,以确定最有效的锂离子电池储能系统灭火和防爆系统。

应开展着眼于储能系统紧急退役的最佳做法和消防在紧急情况下作用的研究。

世界范围的困境

从2017年8月在韩国高昌发生的第一次储能火灾算起,截至2019年10月韩国总共发生了27起ESS火灾事故,其中有17起装置了LG化学生产的锂电池。这意味着LG化学的ESS起火率达到了惊人的63%。除了韩国本地储能着火事件以外,LG在国外也面临着产品事故频发的问题。其中,不仅包括储能,还涉及到动力电池的安全问题。2019年,美国亚利桑那州的某电网侧储能项目发生爆炸并造成五名消防员受伤,项目使用的正是LG化学储能电池。事故调查报告显示,事件的起因是电池故障,而灭火不足以及电池外壳中爆炸性气体的通风不足加剧了事件发生。

2020年12月,LG化学宣布在美国召回其部分Resu10H家用型储能系统产品(ESS)。据悉,在LG化学刚成立LG新能源不久后,LG化学宣布确认其储能系统产品在美国发生了5起起火事故,此次召回的储能系统搭载的是LG化学在2017-2018年生产的一批电池。不过,LG化学尚未回应起火的原因。

顺便说一下,储能系统的防爆诊断需要利用气相混合物的燃流来诊断,我有这个能力和技术储备(美国SFPE消防手册和NFPA69都是引用我的防火防爆算法),只是没有在储能系统上应用过,不知道有谁对此感兴趣,共同开发一套在线教育工具或在线诊断工具,共同改善消防队员面临储能系统的认知困境。

关键字:储能系统爆炸事故

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