海南某35MWh儲能電站起火
2024年5月26日14時許,海南某市一70MW農光互補型光伏儲能電站磷酸鐵鋰電池預制艙發生火災,火災造成1組電池預制艙燒毀,未造成人員傷亡,未蔓延擴大,未發生次生災害。
近期,應急管理部韓鈺、海南省消防救援總隊韓子忠對該起儲能火災事故進行復盤,并將調查結果以論文形式發表在了消防救援科技領域“中文核心期刊”《消防科學與技術》。
今年以來,儲能火災事故頻頻發生。但事故發生了,火災調查卻相當少見,因此這篇論文無疑是觀察儲能安全情況不可多得的材料。以下內容為儲能安全網摘取自《基于火災分析的光伏儲能電站消防安全對策研究》。
1、 電站基本情況:
該農光互補型光伏儲能電站項目位于空曠地帶,周邊無其他建筑和場所。項目總占地面積約83萬m2,總容量70MW,配套建設17.5MW/35 MWh的儲能系統和約50萬m2的農光互補農業大棚。
儲能系統為7組磷酸鐵鋰電池預制艙,能量為2.5MW/5.16 MWh。每個預制艙由16個電池簇組成,每個電池簇的能量為322.56 kWh。項目已經實現全容量并網發電,儲能設備全部滿負荷投入運行。
儲能電站平面示意圖 圖源:韓鈺、韓子忠
6號預制艙內部示意圖 圖源:韓鈺、韓子忠
儲能電站設有消防給水系統,建有5個地上式室外消火栓和1個216m3的消防水池。每組電池預制艙設有火災自動報警系統、七氟丙烷氣體滅火系統、可燃氣體探測器和防爆型通風裝置。站內設有消防控制室和水泵房, 配備了滅火器材,設有環形消防車道。
2、火災處置情況經過:
接警后,當地消防部門立即啟動三級火警調派力量。消防力量到場后,了解到6號電池預制艙溫度異常過高、 EMS反復告警、七氟丙烷氣體滅火系統已啟動、視頻監控發現艙內有火光、艙體有煙霧冒出,濃煙、明火逐步向整個預制艙蔓延。
消防隊遂立即劃定安全區,疏散現場人員,切斷電源,并組織力量利用移動水炮、滅火機器人等遠程進行不間斷地冷卻和隔離,防止事故向附近電池艙蔓延。
同時,啟動與地方氣象、水務、環保等部門的協作機制,與儲能電站企業、工程施工、電池廠家技術人員會商研判,利用無人機紅外技術、可燃氣體檢測儀、有毒氣體檢測儀、 漏電監測儀等,實時監測電池艙表面溫度和現場毒害氣 體濃度變化。
現場處置中,利用儲能電站站區內的2個地上式室外消火栓、1個216m3消防水池,農光互補區1個2000m3農業用水水源及補水設施,保證了現場處置不間斷消防用水。
經過24h不間斷冷卻處置,有效控制了火勢范圍及蔓延危害,事故預制艙表面溫度持續低于70 ℃,現場可燃氣體濃度處于安全范圍。
綜合研判現場情況、分析國內外事故案例并與相關專家溝通會商后,指揮部決定分批次打開電池簇艙門滅火,并強調個人防護和安全要求。2h后,現場處置完畢。部分消防力量繼續留守觀察。火場處置用時約26h,滅火冷卻總用水量超過2000m3。
3、火災調查情況:
經查EMS告警記錄,當日午時,6號PCS艙儲能系統開機,充電壓板投入,滿功率開始充電;約1h后,6號PCS艙4簇控制系統突然頻繁緊急關機、復歸;又1h后,視頻監控發現6號電池預制艙電氣室中間底部出現火光,6號電池預制艙BMS三級故障,觸發6號電池預制艙消防報警,七氟丙烷氣體滅火裝置啟動。在場人員發現處置無效,立即打119電話報火警。
經勘查,6號電池預制艙全部過火,各電池模組安全閥全部開啟,七氟丙烷鋼瓶高溫變色,氣體全部釋放。拆除6號電池預制艙全部電池簇進行比對,16個電池簇燒損情況(見文章首圖)。2號電池簇燒損程度較重,其他電池簇的燒損程度隨著與2號電池簇的距離依次減輕。
綜合調查情況,判定起火原因為6號電池預制艙內2號電池簇底部配電箱因外部高壓沖擊短路起火。
4、儲能安全網解讀:
根據預制艙艙內的電氣結構和電池簇“面對面”的布置方式可知,該艙的運行時間可能已超過三年,因為這樣的設計相對較早。
在消防設計上,項目確實遵循了國家強制標準GB51048-2014的規定,但這一國標的消防理念來源于建筑消防標準,將儲能火災危險等級定為戊級,顯然過低了。因此,該項目中的預制艙防火間距僅有3米,當事故發生時就很容易導致火災蔓延。
同時艙內的消防報警和滅火系統也相對簡陋,并沒有將“滅火系統最小保護單元設置為電池模塊”。七氟丙烷的作用范圍僅限于艙內,未設計包級探測與包級噴灑系統,導致了熱失控發生時,消防系統無法對起火點進行精準降溫抑制,錯失抑制火災最佳時機。
因此,在后續滅火時真正起到作用的仍然是農光互補區內的農業用水,近2000m3的生產用水充當了及時的消防用水,24小時不間斷冷卻滅火。否則這場儲能電站只能被“看著燒完“。
海南這次事故暴露出了早期儲能發展的種種隱患,儲能安全將是每個廠家都要邁過的關卡。