19世紀初人類發(fā)明了電池，因此我們已經用了200多年的時間來研究和完善電池的基本屬性，例如循環(huán)壽命、效率、生命周期成本、能量密度以及涉及健康和安全問題——火災風險和排放的有害氣體。當今電網儲能應用的許多電池技術多數(shù)也是成熟技術，很多已經使用了大約20年，只是作為大規(guī)模電網儲能應用的時間較短。大容量儲能領域中最突出的電池類別包括固態(tài)電池和液流電池。鋰離子(Li-ion)和鈉硫(NaS)是典型的固態(tài)電池，現(xiàn)在用于大規(guī)模的電網應用。氧化還原液流電池(RFB)是最常見的液流電池形態(tài)，據儲能協(xié)會的說法，液流電池適用于額定功率從幾十千瓦到幾十兆瓦不等且存儲時間為2到10小時的應用場景。
現(xiàn)在我們每天都能獲得有關電力交易市場的新聞報道，住宅、商業(yè)和工業(yè)設施中的儲能系統(tǒng)應用正在快速增長。某些領域的增長實際上比相關官方標準的制定還要快，這些標準包括負責確保安全的設計指南，特別針對在涉及住宅和公共場所(例如商業(yè)場所)的儲能應用。我們都聽說過配備電池的平衡車以及便攜式計算機、手機和電動汽車(EV)發(fā)生火災甚至爆炸。因此，當我們開始在家庭和企業(yè)中批量接入電池系統(tǒng)，并計劃在家庭和公共場所連接電動汽車并為其例行充電時，首先我們要確保火災不是最普遍的威脅。
值得慶幸的是，這些問題得到了美國國家消防協(xié)會(NFPA)的充分關注。某些NFPA標準與儲能相關，包括NFPA 110，應急和備用電源系統(tǒng)標準[2]以及NFPA 111，電儲能應急和備用電源系統(tǒng)[3]。此外，NFPA正在開發(fā)NFPA 855(儲能系統(tǒng)安裝標準)[4]。該組織還提供有關如何處理光伏(PV)和儲能消防的基礎培訓，并參與相關領域的研究[5]。
在某些行業(yè)的儲能部署中，世界上的其他地區(qū)可能領先于美國。即使在正在快速部署的國家，也有跡象表明所有已知缺陷并未得到解決。據報告，2018年韓國有23個電池儲能裝置發(fā)生了火災。雖然沒有提供正式報告，但從公用事業(yè)和工業(yè)系統(tǒng)事故調查中獲得的可用信息表明，許多事故的安裝和電池管理系統(tǒng)不當。政府要求將儲能退出運行，直到調查結束為止。(中國國家電網公司似乎也暫?；驎壕徚穗娋W側大規(guī)模儲能項目。)
美國有記錄的大規(guī)模電網儲能事故要少于韓國，但并非沒有。在美國的儲能設施中，至少發(fā)生了三起與電池有關的大火。2012年，一場大火燒毀了夏威夷卡胡庫風電場的15MW電池儲能設施。該設施在大火發(fā)生前，分別于2011年和2012年發(fā)生了幾次小事故?；馂臍w因于電池充電系統(tǒng)中的電容器和逆變器故障。
亞利桑那州公共服務(APS)于2019年4月在2MW的鋰離子存儲系統(tǒng)上發(fā)生了火災和爆炸。變電站中安裝的由Fluence公司提供的電池系統(tǒng)用來幫助平衡本地電網中太陽能發(fā)電的變化。事故原因仍在調查中。APS還經歷了2012年的一次電池大火，最早Electrovaya為Flagstaff的變電站提供的1.5MW系統(tǒng)。盡管發(fā)生了這些不幸事故，APS仍致力于執(zhí)行今年早些時候，2月份火災發(fā)生前，宣布的計劃——在未來幾年中部署850MW電池儲能。
2017年5月拍攝的這張照片由亞利桑那州公共服務部門提供，顯示了亞利桑那州公共服務部門在亞利桑那州Buckeye附近建設的Festival Ranch 2MW儲能系統(tǒng)。2019年4月，一組相同的電池組著火爆炸，大火導致八名消防員和一名警察受傷送醫(yī)。因此，公用事業(yè)為大型電池儲能的指數(shù)增長需要做更充分的準備以應對可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)和風險。圖片來源：亞利桑那州公共服務，美聯(lián)社
在韓國出現(xiàn)的問題集中在鋰離子技術之后，NFPA一直將重點放在電池行業(yè)，甚至引起了電池行業(yè)的關注，因為主要是由于價格下降，鋰離子技術已成為廣泛應用的首選技術。報告顯示，過去五年來，鋰離子電池成本下降了70%以上[6]，并且有望繼續(xù)下降。原因包括制造商的快速增長和更具成本效益的新型電池化學。這兩個事實都是樂觀的原因，也是隨著越來越多的公用事業(yè)和其他用戶采用電池儲能技術而獲得持續(xù)高度關注的原因。
電力行業(yè)電池儲能項目披露的迅速增加表明公用事業(yè)、項目開發(fā)商和投資者已經對項目風險有所了解。這種信任可能是由于：像DNV-GL這樣的公司對新應用和化學物質的認證；使用通過質保涵蓋有缺陷產品的商業(yè)策略；要求總包商(EPC)打包儲能項目的建設和運營；更復雜的儲能系統(tǒng)監(jiān)視、控制和維護設計。無論使用何種風險緩解措施，當下隨著我們對迅速發(fā)展的電池儲能技術和經驗上的積累，電力行業(yè)還需要時刻保持警惕。其他關于電池儲能安全的公眾教育和宣傳也是有價值的。
