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韓國公布ESS火災事故調查結果以及安全強化方案

作者:劉伯洵 來源:中國儲能網 發布時間:2019-06-16 瀏覽:
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確認了電池保護系統不足,運行環境管理不足等4種事故原因

提出了制造、安裝、運行以及消防等各個階段綜合安全管理方針

推進了優先確保人身安全以及強化產業競爭力的措施

中國儲能網訊(記者 劉伯洵):韓國產業通商資源部(下稱‘產業部’)2019年6月11日公開了’民間協作ESS火災事故調查委員會分析整理的ESS火災事故原因分析結果,ESS防止火災事故再次發生綜合安全管理對策以及ESS產業生態圈競爭力強化支援方案。

2018年5月份開始火災事故頻頻發生,產業部在優先考慮國民安全的前提下,采取了現場實時調查,安全診斷,ESS設備全面停止等多方位的相應措施。

韓國政府根據ESS安全管理委員會提出的共同安全建議,進一步強化了安全措施、消防特別調查等內容,與行業協同推進相關安全保障措施。

事故原因


事故調查組由電氣、電池、火災等19名相關行業專家組成,含韓國產業技術實驗院等9個機關單位90多名專家人員共同參與,對上述23起事故現場進行調查與資料分析,經76項測試考證之后發布其調查結果。分析結果認為,在23起ESS事故中,14起事故是充電完畢后待機中發生的,6起事故是充放電過程中發生的,還有3起事故是在安裝、施工過程中發生的。

主要原因體現在四個方面:

●抗電擊保護系統不足:絕緣異常、短路引起的電擊(過電壓,過電流)被引入到電池系統的時候,電池保護體系中的保險絲(fuse)未能迅速切斷短路電流,導致DC接觸器的絕緣性能低下,并觸發了電池保護裝置內母線(bus-bar)與電池保護系統的外箱發生二次短路事故。

●運營操作環境管理不善: 安裝在山區或海岸邊的儲能系統,長期暴露在惡劣環境中,電池內部結露與烘干的反復會引起灰塵粘貼,電芯與模組接地部分的絕緣破壞,也會導致事故發生。

●安裝疏忽:電池存放不良,接線不良也是導致火災的原因之一。

●儲能系統集成控制(EMS、PCS)保護系統欠缺:系統集成公司(SI)未能有效的與EMS/PMS/BMS等多個廠商就行有效的聯合調試與運營,同時,儲能系統設計時沒有被納入整體系統來保護。因此,發生火災時較難去定義各部分的責任主體。

為了查明事故原因做的主要測試內容包括:

●測試內容: 76條測試驗證項目。

●參加單位: 韓國科技研究院、產業技術試驗院、電網公司等9個相關單位的90多名研究人員。

●測試產品:電池、PCS及系統集成。

測試內容結果:

(一)、電池系統缺陷

●解體分析:少部分電池存在極片折疊和切割不良、活性物質涂層不良等制造缺陷,但經過180次實驗驗證未發現由電芯不良引發火災現象。

●外部短路測試:在電池安全性上,電池系統短路試驗結果顯示,在電池架短路試驗中,2個電池保護裝置的直流接觸器發生了爆炸或粘合。

●物質檢驗分析:分析電池的結構物;確認電池壓差和溫差的BMS是否正常工作;在追加充電影響試驗中沒有發現電池完全充滿后繼續充電會引起火災。

(二)、抗電擊保護系統不足

a)模擬在外部電擊影響下,電池保護裝置內多個部件受損,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(Bus-bar)遭到破壞,打擊電池保護系統的外殼,發生2次短路事故。

b)PCS交流側絕緣破壞:

●根據PCS內部的交流側電抗器(reactor)被碳化痕跡,模擬了交流側電觸到外殼的絕緣破壞試驗,發現電池端會產生電沖擊。

●反復上述試驗中發現,電池保護設備中直流接觸器(DC contactor)的絕緣性能不足時,可能會發生火災。

c)、PCS配件短路:

● 模擬PCS內部直流交流轉換元件受損(燒壞),PCS內部的直流交流兩側因短路發生故障,試驗證明PCS有大電流會流入系統和電池端,但PCS的阻斷器工作后并未引起火災

d)、抗電磁波:

●在驗證PCS發出的電磁波對電池系統的誤導與否測試中發現,多數產品超過了CISPR11國際標準,接受測試的3家電池產品都具備充分抗擾性。

(三)經營環境管理不足

a)、模擬實驗了水分、粉塵、鹽水等環境因素會不會對電池系統的絕緣性能有影響,經過測試發現熔融痕跡且電池模組因絕緣能力下降會引起火災。

b)、通過墻面、通道的溫差導致電池模組內溫差變化的試驗以及周邊區域的落雷(閃電)通過地表進入電池箱后影響電池保護裝置的事例,經過討論認為不會導致火災發生。

(四)儲能系統綜合管理不足

a)、在事故現場調查、企業調查及試驗驗證過程中,在儲能系統的設計和運營方面,如果電池系統與PCS等部件合并在一起,將無法在系統層面上進行管理和保護。

b)、在現場發現BMS、PMS、EMS之間不具備信息共享,PCS和電池之間的保護體系啟動順序缺失,PCS故障修理后未確認電池的異常直接重啟系統,交流和直流側的接地監測裝置沖突等系列問題都可以反映出儲能系統的綜合管理不足。

加強安全管理措施

根據火災事故調查結果,政府決定加強儲能系統制造、安裝和運行階段的安全管理,并通過制定新的消防標準,強化提高火災應對能力的綜合安全措施。

●(加強認證)大容量儲能電池和儲能變流器PCS作為安全管理義務對象,加強對儲能設備主要部件安全管理。

●把電池系統作為安全確認項目進行檢驗管理,通過對電芯的安全認證,預防生產過程中電芯缺陷的發生。

●新的標準還計劃把PCS安全認證容量范圍從目前的100kW提到1MW,到2021年增加到2MW。

●(制定標準)基于IEC國際認證中的標準為基礎,建立儲能整套系統(含電氣、器械、電磁波、火災、化學、失控等方面)標準。

儲能設備安裝標準強化措施:

●增加安裝限制條件,例如室外建筑安裝的強制安全措施。修訂后的儲能系統標準要求在室內安裝容量上限為600kWh,室外則規定要在獨立的建筑物中安裝以提高安全性。

●在儲能系統上必須添加漏電保護、過壓保護、過流保護等電擊保護裝置,同時電池空間的溫濕度以及粉塵管理要求將按照電池制造商推薦范圍內的標準進行管理。

●在監測管理上也將進一步加強,如果檢測到異常信號(過電壓、過電流、短路、溫度升高等),需通知管理員并緊急停止系統。此外還必須將儲能系統運行記錄(電壓、電流、溫度等)單獨保存在安全地方,以便后續判斷事故原因。

●增加安全運營管理階段的檢查,檢查周期由4年縮短至1~2年,電氣安全公司及相關單位聯合檢查以提高實效性。增加與安全相關設備任意修改時,制裁處罰條款。

●將儲能設備劃定為特定消防對象,消防設施與報警設施為必須設備,同時制定儲能滅火的標準操作程序(SOP)等。

●除了常見的安全措施外,還應在停機操作期間對室內安裝的儲能設備采取其他防護措施(如安裝防火墻和確保間隔距離等)。對于極易造成人員傷亡的儲能設施,消防局將進行特殊檢查,必要時可實施室外搬遷等措施,以確保安全。

儲能產業生態圈競爭力強化


●ESS作為新能源平滑輸出以及提高電力系統效率輔助設備,是世界各國積極培養的新興產業,韓國ESS產業對此領域的成長發揮了引領性作用。

●一方面ESS作為未來新興產業,雖然火災事故導致了該市場的萎縮與低迷,但為了進一步推動儲能產業穩定發展政府將提供短期獎勵政策.

●考慮到火災導致的ESS項目安裝延緩,可再生能源認證書(REC)激勵政策將延長6個月。

●強化安全措施導致安裝費用升高以及火災導致保險金上漲等帶來的行業負擔,將通過團體保險開發以及進行保險補助和保險承兌,同時也會擴大高效能源裝置認證推廣范圍。

●在最新儲能安裝標準修改完成前,業界會對新訂單的延遲有所憂慮,為此在“使用前檢驗”標準中優先反映儲能系統安裝標準的修改事項,從而推動新訂單的正常安裝運行。

關鍵字:ESS 儲能電站 火災

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