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韓國儲能電站火災事故調查結果

作者:胡不斐 來源:儲能100人 發布時間:2019-06-14 瀏覽:
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中國儲能網訊:一、儲能電站火災事故調查現狀

17年8月全北高敞的風電并網儲能電站火災之后,至今共有23起火災集中發生。

(17.8)1起 →(18.5)1起 →(6月)2起 →(7月)3起 →(9月)3起 →(10月)1起 →(11月)4起 →(12月)2起 →(19.1)4起 →(5月)2起

按照用途分為:太陽能風力并網電站17起,需求管理電站4起,調頻電站2起。

充電完成后放電待機時間(充滿后休止時間)中發生火災14起,充放電中6起,安裝、施工中3起。

設置位置(山地14起,海岸4起,其他工廠等5起);建筑形態(組裝式面板15起,集裝箱4起,混凝土4起);運營時間(1年以下16起,1-2年3起,2年以上4起)。

二、事故調查委構成及運行

為防止傷及人命,針對公用設施的全面啟動和中斷采取預防性措施,并且科學客觀地查明事故原因從而從根本上解決問題。由此,民官共同儲能電站火災事故調查委員會于2018年12月27日成立,進行了為期5個月的調查活動。

委員會由來自學界、研究所、試驗認證機構、消防專門機構、政府的19名電氣、電池、火災等相關領域的專家組成。

曾負責調查Galaxy note7 電池火災的韓國產業技術試驗院為指定支援中心,由專業人員負責調查實務。

調查委舉行每周例會以及不定期會議*,通過現場調查、企業面談等方式進行了80次以上的會議和調查,查明事故原因。

*定期會議(21次),不定期會議(20次),研討會(3次),企業面談(30次),舉報聽取(5次),企業座談會(1次)等。

三、火災事故原因調查及試驗實證結果

1、調查委員會活動

調查委將23起火災事故分為充電充滿后火災、充放電中火災、安裝中火災,通過調查現場資料、企業面談等形式調查原因。

通過探討“消防廳火災現場調查書”*等相關資料以及與外界專家討論,展開了理論的考察、調查事故現場、調查類似網站、調查事故相關企業**等廣范圍的信息聽取及探討。

*火災調查報告(電氣安全工程),精密診斷調查,現場調查資料,企業面談報告書等

** 電池公司3家,PCS 8家,施工單位12家等,共30次

向與火災事故直接相關的企業*,對原因推斷和試驗實證進行說明并聽取其意見。

*電池、PCS、系統集成等25家企業的55人參會(19.3.12,化學融合試驗研討)

2、事故原因推斷

由于大部分火災現場全部燒毀, 查明原因有其困難之處,調查委通過資料分析、企業面談、現場走訪等獲取證據,并以此為基礎將23起火災進行分類,與外界專家展開深度探討,對相關信息進行了分析整理和整合。

并且探討了電池、 PCS 制造、儲能電站設計、安裝、施工上的問題點,所有的應用和電子環境因素,以及所有直接或間接的火災可能性。

總結起來,有四種因素被推測為火災原因:

(1)電池系統缺陷;

(2)針對電沖擊的保護體系不周;

(3)運營環境管理不周及設置不注意;

(4)儲能系統綜合管理體系欠缺等。

3、為查明事故原因的試驗和實證

為科學客觀地證實事故原因推斷,針對4類推測原因設計了76項試驗和實證,來自試驗機構、電氣安全公社、韓國電力公社* 的約90名人員參與其中。對電池,PCS及系統以單位進行試驗和實證。

*(電池,PCS)韓國產業技術試驗院、韓國機械電氣電子試驗研究院、韓國化學融合試驗研究院、韓國建設生活環境試驗研究院、韓國科學技術研究院、韓國制陶技術院,  韓國電氣研究院(系統)、韓國電氣安全公社、韓國電力公社

(1)電池系統缺陷

(解體、分析)多數的事故可以確定為是由于使用了同一工廠相似時期內生產的電池。因此,為確認電池生產過程中的缺陷,對電池進行了解體分析。結果表明,一家公司的一部分電池中存在極片折疊、切割不良、活性材料涂層不良等制造缺陷。

圖:收集與事故現場電池所屬廠家、生產批次相同的電池進行解體分析

因此,模擬制作了極片折疊和切割不良的電池并進行了180次以上的充放電測試,但并未發生能夠導致起火的電池內部短路*問題。

* 斷裂:由于電池兩端接觸(短路等),電流過大的現象。

(外部短路)為確定電池安全性進行了電池系統短路試驗。結果表明,在機架式短路試驗中,2家公司的電池保護裝置的直流接觸器發生爆炸和熔接。

(物性分析等)電池構成物質分析,確定控制電池之間的電壓和溫度偏差的 BMS*是否正常動作,在試驗中沒有發現電池完全充電后繼續充電會引起火災。

* BMS(Battery Management System):控制電池的性能和安全的S/W和H/W的統稱。

(2)針對電沖擊的保護體系不周;

(直流側斷裂)由于外部電沖擊,電池保護裝置內多個零件損壞,模擬這種短路現象的結果表明,電池機架保護裝置內的直流接觸器(DC Contactor)爆炸。

母線損壞后,導致電池機架保護裝置附件的二次短路事故發生,多處同時出現火災。

* 母線(Busbar):長形銅板,充當一種電線。

(PCS 交流側接地*)變流器(PCS)內部的交流電流過濾器(reactor)碳化,模擬接地事故的試驗,結果電池側發生電沖擊。

*接地:電路(電線等)與大地之間的絕緣能力下降,導致電路或機器外部出現電流或電壓的現象。

反復實施同一試驗,結果表明,當電池機架保護裝置內的直流接觸器絕緣性能降低時,可能發生火災。

(PCS附件斷裂)假設PCS內部的轉換元件*被燒毀,PCS內部的直流交流側兩端斷裂發生故障。實證結果表明,由PCS流入系統和電池側的對電流現象雖得以確定,但PCS的阻斷器作用后并不會導致火災。

*轉換元件:交流轉直流,直流轉交流的電力半導體

(電磁抗擾性))為驗證PCS的電磁波釋放是否會導致電池系統的不正常運轉進行了試驗,結果表明多數產品都超過了國際基準,3家公司的電池都具備充分的抗擾性。

*CISPR 11:產業、科學、醫用儀器電磁波干擾特性

(3)運營環境管理不周

(水分、粉塵試驗)以在空調機周邊發現的熔融痕跡為證據,在電池系統中模擬了水分、粉塵、鹽水的環境,試驗絕緣性能是否可能降低。結果表明,特定公司的電池內模塊絕緣性能下降并發生火災。

(溫度偏差試驗等)對墻面、通道的溫度偏差導致電池模塊內溫度偏差的事例(溫度偏差試驗),以及周邊區域的閃電通過巖層地面進入電池室影響電池保護裝置的事例進行探討后,認為不會導致火災。

(4)綜合管理體系欠缺

在事故現場調查、企業面談調查以及試驗實證過程中,發現儲能電站的設計和運營未能將電池和PCS等 部件統合為一,從系統的層面上進行管理和保護。

BMS、PMS、EMS間信息共享體系不完備,PCS和電池間的保護體系作用順序欠妥,PCS故障修理后不確認電池有無異常即再次啟動系統,交流和直流側接地感知裝置間沖突等問題可證明各現場多數的綜合管理體系欠缺。

4、儲能系統火災事故原因調查結論

(1)(電池保護系統欠缺)電的危害因素中,由于接地或短路導致的電沖擊(過電壓/過電流)流入電池系統時,作為電池保護體系的機架保險絲未能快速阻斷短路電流,因此,絕緣性能降低的直流接觸器爆炸,電池保護裝置內的母線和電池保護裝置外殼中發生二次短路事故,電池內可能發生火災。

(2)(運營環境管理欠缺)安裝在山地或海邊的儲能裝置,由于日夜溫差太大,結露嚴重并且容易暴露在大量灰塵中。在這種惡劣環境下,運營電池模塊內露水反復生成又干燥,灰塵被大量吸附。因此,電池和模塊外殼間的接地部分絕緣損壞,會引起火災。

一方面,一部分公司的電池模塊使用了冷卻風扇*,但冷卻風扇可能成為水分和灰塵的移動途徑。

*盡管有關于粉塵的電池管理基準,但多數現場并不遵守基準。

(3)(安裝不注意)電池保管不良,錯誤接線等儲能系統安裝疏忽會引起火災。

(4)(綜合保護管理體系欠缺)制造主體未能與其他EMS、PMS、BMS和系統集成企業有機聯合運營等。

針對事故預防、火情擴散防止、事故原因調查,儲能電站缺乏綜合的系統進行設計和保護是問題的原因。

(5)部分電池中發現有缺陷,為此進行了模擬試驗,但沒有發現電池自身引起火災的電池內部短路現象。

但是,當制造存在缺陷的情況下,電池充放電幅度很大,充滿后仍然持續充電時,因電池內部短路火災發生可能性會變高。

附韓國儲能電站火災項目表

關鍵字:儲能電站 火災調查

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