放眼全球,三元锂储能项目火灾已经可以用频发来形容。
撰文 | 潮汐
出品 | 星球储能所
据美媒FOX 5/KUSI报道,当地时间9月5日,美国加利福尼亚州,埃斯孔迪多市的一个集装箱电池储能系统发生火灾。又是三元锂,又是难以扑灭的大火。
这已经是近期美国加州,三元锂储能项目的第二场火灾。
5月15日,加州圣迭戈市奥泰梅萨的Gateway储能电站,已经发生过严重的火灾。该设施装机容量为250兆瓦,采用三元锂电池,是全球最大的储能设施之一。火灾一直持续到电池燃尽,造成了巨大的财产损失。
放眼全球,三元锂储能项目火灾已经可以用频发来形容。
近年来,随着全球对清洁能源的需求不断攀升,电池储能系统迅速成为新能源领域的重要组成部分。然而,在储能技术推动能源转型的同时,储能设施频繁发生的安全事故也逐渐引起了广泛关注。
其中,三元锂是引发事故的关键。
根据外媒于9月9日的最新报道,发生在美国加州埃斯孔迪多市的火灾已经得到控制。大火在燃烧13小时后得以控制,此后一直处于熄灭状态。
这套储能设施于2017年建造,是圣地亚哥天然气电力公司(SDG&E)与 AES Energy Storage(主要提供全球性电网级储能解决方案)签订的合同,采用了AES的Advancion储能系统,容量30MW/120MWh。
火灾发生后,圣地亚哥县官员对部分区域发布了疏散命令。火灾发生地附近道路已封闭。消防人员对场地周围更大的区域发布了就地避难指示,警察正在逐户进行巡查,以确保约六个街区范围内的居民已经撤离。
在发生火灾后,圣地亚哥天然气电力公司(SDG&E) 发表声明表示:“目前没有人员受伤的报告,紧急救援人员已赶到现场。SDG&E 正在与救援人员合作,确保员工和社区的安全,并将对事件进行彻底审查,以确定事故原因。”
圣地亚哥燃气与电力公司告诉消防官员并表示,最好的情况是这场火大约12小时后自行燃尽,最坏的情况是大约48小时。
之所以是48小时,是因为消防员估计,容器可能需要长达 48 小时才能完全燃尽。也就是说,目前仍然缺乏对锂电池火灾的解决方案。
据《圣地亚哥联合论坛报》报道,消防官员指出,向着火的电池中引入水可能会使问题变得更糟,并最终无法扑灭火势。
截至当日下午4点,火势仍在蔓延且尚未被扑灭。专家表示由于涉及化学物质,不能用水灭火,所以他们的干预措施主要集中在周边区域。
对比5月发生在加州Gateway储能电站的,这已经是最好结果。
本次火灾熄灭后,技术人员穿上防护服,测量了被烧毁的电池集装箱5英尺范围内的大气读数,称没有发现任何异常读数表明有毒烟雾达到了非正常的水平。
火灾事件看似结束,却并没有打消当地群众对储能安全性的质疑。
海外群众对储能安全的质疑并非没有道理。
海外储能系统多用三元锂,而三元锂是储能行业火灾的主要元凶。据不完全统计,过去十年发生的约57起电池类型相对明确的电化学储能事故中,三元锂电池共占36起,占事故总数的63.23%。三元锂电池被视为是大量事故的“元凶”,甚至一度被国家从中大型化学储能电站领域“除名”。
主要因为,三元锂电池会在200度的温度下会发生分解,对比磷酸铁锂的分解需要的800度,更容易发生事故。今年5月发生在Gateway储能电站的火灾,就是典型。
而本次发生火灾的项目,采用 AES 的 Advancion 储能系统,但电池供货商为三星SDI池。这家电池厂商以三元锂技术和产品闻名。在2017年的一份报道中,明确提到该项目使用了三元锂电池。
出于安全性考虑,我国甚至对三元锂电池使用范围做了严格规定。
2022年6月,国家能源局综合司发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》,明确提出中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池。后者因电极使用钠,甚至有遇水爆炸的危险,曾在日本引发持续燃烧两周的重大火灾事故。
既然如此危险,那为什么会选择这一类型电池呢?
三元锂电池拥有较高的能量密度,在相同重量下可以储存更多的电量。因此,对于需要节省空间、对能量密度要求高的项目(尤其是便携式设备和电动汽车),三元锂电池是理想选择。在一些海外储能项目中,由于空间限制或希望更大储能容量,三元锂电池的优势尤为明显。
而且,三元锂电池在寒冷气候下性能表现较好,高纬度国家往往更青睐于三元锂电池。
更重要的是,美国、欧洲等地的电动汽车市场发展迅速,三元锂电池作为电动汽车的主要电池类型,其供应链十分成熟。因此,在这些地区,使用三元锂电池的储能系统有较好的供应支持。
此外,磷酸铁锂也并非绝对安全。如果说三元锂电池的热失控更倾向于自燃,磷酸铁锂电池在热失控过程中产生氢气的现象则更具爆炸风险,这使得对热失控的处理解决又增添了非常多的复杂性。
“一般认为磷酸铁锂电池是比较安全的。本质上对于小的磷酸铁锂电池的确如此,在一般情况下正极磷酸铁锂对小容量电池是不分解的,所以热失控不剧烈,但是大容量电池可以超过800度,这就超过了磷酸铁锂正极分解的温度。”中国科学院院士欧阳明高表示,大容量电池中磷酸铁锂的燃爆指数是三元锂的两倍。
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