放眼全球,三元鋰儲能項目火災已經可以用頻發來形容。
撰文 | 潮汐
出品 | 星球儲能所
據美媒FOX 5/KUSI報道,當地時間9月5日,美國加利福尼亞州,埃斯孔迪多市的一個集裝箱電池儲能系統發生火災。又是三元鋰,又是難以撲滅的大火。
這已經是近期美國加州,三元鋰儲能項目的第二場火災。
5月15日,加州圣迭戈市奧泰梅薩的Gateway儲能電站,已經發生過嚴重的火災。該設施裝機容量為250兆瓦,采用三元鋰電池,是全球最大的儲能設施之一。火災一直持續到電池燃盡,造成了巨大的財產損失。
放眼全球,三元鋰儲能項目火災已經可以用頻發來形容。
近年來,隨著全球對清潔能源的需求不斷攀升,電池儲能系統迅速成為新能源領域的重要組成部分。然而,在儲能技術推動能源轉型的同時,儲能設施頻繁發生的安全事故也逐漸引起了廣泛關注。
其中,三元鋰是引發事故的關鍵。
撲滅了?
根據外媒于9月9日的最新報道,發生在美國加州埃斯孔迪多市的火災已經得到控制。大火在燃燒13小時后得以控制,此后一直處于熄滅狀態。
這套儲能設施于2017年建造,是圣地亞哥天然氣電力公司(SDG&E)與 AES Energy Storage(主要提供全球性電網級儲能解決方案)簽訂的合同,采用了AES的Advancion儲能系統,容量30MW/120MWh。
火災發生后,圣地亞哥縣官員對部分區域發布了疏散命令。火災發生地附近道路已封閉。消防人員對場地周圍更大的區域發布了就地避難指示,警察正在逐戶進行巡查,以確保約六個街區范圍內的居民已經撤離。
在發生火災后,圣地亞哥天然氣電力公司(SDG&E) 發表聲明表示:“目前沒有人員受傷的報告,緊急救援人員已趕到現場。SDG&E 正在與救援人員合作,確保員工和社區的安全,并將對事件進行徹底審查,以確定事故原因。”
圣地亞哥燃氣與電力公司告訴消防官員并表示,最好的情況是這場火大約12小時后自行燃盡,最壞的情況是大約48小時。
之所以是48小時,是因為消防員估計,容器可能需要長達 48 小時才能完全燃盡。也就是說,目前仍然缺乏對鋰電池火災的解決方案。
據《圣地亞哥聯合論壇報》報道,消防官員指出,向著火的電池中引入水可能會使問題變得更糟,并最終無法撲滅火勢。
截至當日下午4點,火勢仍在蔓延且尚未被撲滅。專家表示由于涉及化學物質,不能用水滅火,所以他們的干預措施主要集中在周邊區域。
對比5月發生在加州Gateway儲能電站的,這已經是最好結果。
本次火災熄滅后,技術人員穿上防護服,測量了被燒毀的電池集裝箱5英尺范圍內的大氣讀數,稱沒有發現任何異常讀數表明有毒煙霧達到了非正常的水平。
火災事件看似結束,卻并沒有打消當地群眾對儲能安全性的質疑。
又是三元鋰?
海外群眾對儲能安全的質疑并非沒有道理。
海外儲能系統多用三元鋰,而三元鋰是儲能行業火災的主要元兇。據不完全統計,過去十年發生的約57起電池類型相對明確的電化學儲能事故中,三元鋰電池共占36起,占事故總數的63.23%。三元鋰電池被視為是大量事故的“元兇”,甚至一度被國家從中大型化學儲能電站領域“除名”。
主要因為,三元鋰電池會在200度的溫度下會發生分解,對比磷酸鐵鋰的分解需要的800度,更容易發生事故。今年5月發生在Gateway儲能電站的火災,就是典型。
而本次發生火災的項目,采用 AES 的 Advancion 儲能系統,但電池供貨商為三星SDI池。這家電池廠商以三元鋰技術和產品聞名。在2017年的一份報道中,明確提到該項目使用了三元鋰電池。
出于安全性考慮,我國甚至對三元鋰電池使用范圍做了嚴格規定。
2022年6月,國家能源局綜合司發布《防止電力生產事故的二十五項重點要求(2022年版)(征求意見稿)》,明確提出中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池。后者因電極使用鈉,甚至有遇水爆炸的危險,曾在日本引發持續燃燒兩周的重大火災事故。
既然如此危險,那為什么會選擇這一類型電池呢?
三元鋰電池擁有較高的能量密度,在相同重量下可以儲存更多的電量。因此,對于需要節省空間、對能量密度要求高的項目(尤其是便攜式設備和電動汽車),三元鋰電池是理想選擇。在一些海外儲能項目中,由于空間限制或希望更大儲能容量,三元鋰電池的優勢尤為明顯。
而且,三元鋰電池在寒冷氣候下性能表現較好,高緯度國家往往更青睞于三元鋰電池。
更重要的是,美國、歐洲等地的電動汽車市場發展迅速,三元鋰電池作為電動汽車的主要電池類型,其供應鏈十分成熟。因此,在這些地區,使用三元鋰電池的儲能系統有較好的供應支持。
此外,磷酸鐵鋰也并非絕對安全。如果說三元鋰電池的熱失控更傾向于自燃,磷酸鐵鋰電池在熱失控過程中產生氫氣的現象則更具爆炸風險,這使得對熱失控的處理解決又增添了非常多的復雜性。
“一般認為磷酸鐵鋰電池是比較安全的。本質上對于小的磷酸鐵鋰電池的確如此,在一般情況下正極磷酸鐵鋰對小容量電池是不分解的,所以熱失控不劇烈,但是大容量電池可以超過800度,這就超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。”中國科學院院士歐陽明高表示,大容量電池中磷酸鐵鋰的燃爆指數是三元鋰的兩倍。