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韩国公布ESS火灾事故调查结果以及安全强化方案

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2019-06-16 浏览:
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确认了电池保护系统不足,运行环境管理不足等4种事故原因

提出了制造、安装、运行以及消防等各个阶段综合安全管理方针

推进了优先确保人身安全以及强化产业竞争力的措施

中国储能网讯(记者 刘伯洵):韩国产业通商资源部(下称‘产业部’)2019年6月11日公开了’民间协作ESS火灾事故调查委员会分析整理的ESS火灾事故原因分析结果,ESS防止火灾事故再次发生综合安全管理对策以及ESS产业生态圈竞争力强化支援方案。

2018年5月份开始火灾事故频频发生,产业部在优先考虑国民安全的前提下,采取了现场实时调查,安全诊断,ESS设备全面停止等多方位的相应措施。

韩国政府根据ESS安全管理委员会提出的共同安全建议,进一步强化了安全措施、消防特别调查等内容,与行业协同推进相关安全保障措施。

事故原因


事故调查组由电气、电池、火灾等19名相关行业专家组成,含韩国产业技术实验院等9个机关单位90多名专家人员共同参与,对上述23起事故现场进行调查与资料分析,经76项测试考证之后发布其调查结果。分析结果认为,在23起ESS事故中,14起事故是充电完毕后待机中发生的,6起事故是充放电过程中发生的,还有3起事故是在安装、施工过程中发生的。

主要原因体现在四个方面:

●抗电击保护系统不足:绝缘异常、短路引起的电击(过电压,过电流)被引入到电池系统的时候,电池保护体系中的保险丝(fuse)未能迅速切断短路电流,导致DC接触器的绝缘性能低下,并触发了电池保护装置内母线(bus-bar)与电池保护系统的外箱发生二次短路事故。

●运营操作环境管理不善: 安装在山区或海岸边的储能系统,长期暴露在恶劣环境中,电池内部结露与烘干的反复会引起灰尘粘贴,电芯与模组接地部分的绝缘破坏,也会导致事故发生。

●安装疏忽:电池存放不良,接线不良也是导致火灾的原因之一。

●储能系统集成控制(EMS、PCS)保护系统欠缺:系统集成公司(SI)未能有效的与EMS/PMS/BMS等多个厂商就行有效的联合调试与运营,同时,储能系统设计时没有被纳入整体系统来保护。因此,发生火灾时较难去定义各部分的责任主体。

为了查明事故原因做的主要测试内容包括:

●测试内容: 76条测试验证项目。

●参加单位: 韩国科技研究院、产业技术试验院、电网公司等9个相关单位的90多名研究人员。

●测试产品:电池、PCS及系统集成。

测试内容结果:

(一)、电池系统缺陷

●解体分析:少部分电池存在极片折叠和切割不良、活性物质涂层不良等制造缺陷,但经过180次实验验证未发现由电芯不良引发火灾现象。

●外部短路测试:在电池安全性上,电池系统短路试验结果显示,在电池架短路试验中,2个电池保护装置的直流接触器发生了爆炸或粘合。

●物质检验分析:分析电池的结构物;确认电池压差和温差的BMS是否正常工作;在追加充电影响试验中没有发现电池完全充满后继续充电会引起火灾。

(二)、抗电击保护系统不足

a)模拟在外部电击影响下,电池保护装置内多个部件受损,这种短路现象的结果表明,电池机架保护装置内的直流接触器(DC Contactor)爆炸。

●母线(Bus-bar)遭到破坏,打击电池保护系统的外壳,发生2次短路事故。

b)PCS交流侧绝缘破坏:

●根据PCS内部的交流侧电抗器(reactor)被碳化痕迹,模拟了交流侧电触到外壳的绝缘破坏试验,发现电池端会产生电冲击。

●反复上述试验中发现,电池保护设备中直流接触器(DC contactor)的绝缘性能不足时,可能会发生火灾。

c)、PCS配件短路:

● 模拟PCS内部直流交流转换元件受损(烧坏),PCS内部的直流交流两侧因短路发生故障,试验证明PCS有大电流会流入系统和电池端,但PCS的阻断器工作后并未引起火灾

d)、抗电磁波:

●在验证PCS发出的电磁波对电池系统的误导与否测试中发现,多数产品超过了CISPR11国际标准,接受测试的3家电池产品都具备充分抗扰性。

(三)经营环境管理不足

a)、模拟实验了水分、粉尘、盐水等环境因素会不会对电池系统的绝缘性能有影响,经过测试发现熔融痕迹且电池模组因绝缘能力下降会引起火灾。

b)、通过墙面、通道的温差导致电池模组内温差变化的试验以及周边区域的落雷(闪电)通过地表进入电池箱后影响电池保护装置的事例,经过讨论认为不会导致火灾发生。

(四)储能系统综合管理不足

a)、在事故现场调查、企业调查及试验验证过程中,在储能系统的设计和运营方面,如果电池系统与PCS等部件合并在一起,将无法在系统层面上进行管理和保护。

b)、在现场发现BMS、PMS、EMS之间不具备信息共享,PCS和电池之间的保护体系启动顺序缺失,PCS故障修理后未确认电池的异常直接重启系统,交流和直流侧的接地监测装置冲突等系列问题都可以反映出储能系统的综合管理不足。

加强安全管理措施

根据火灾事故调查结果,政府决定加强储能系统制造、安装和运行阶段的安全管理,并通过制定新的消防标准,强化提高火灾应对能力的综合安全措施。

●(加强认证)大容量储能电池和储能变流器PCS作为安全管理义务对象,加强对储能设备主要部件安全管理。

●把电池系统作为安全确认项目进行检验管理,通过对电芯的安全认证,预防生产过程中电芯缺陷的发生。

●新的标准还计划把PCS安全认证容量范围从目前的100kW提到1MW,到2021年增加到2MW。

●(制定标准)基于IEC国际认证中的标准为基础,建立储能整套系统(含电气、器械、电磁波、火灾、化学、失控等方面)标准。

储能设备安装标准强化措施:

●增加安装限制条件,例如室外建筑安装的强制安全措施。修订后的储能系统标准要求在室内安装容量上限为600kWh,室外则规定要在独立的建筑物中安装以提高安全性。

●在储能系统上必须添加漏电保护、过压保护、过流保护等电击保护装置,同时电池空间的温湿度以及粉尘管理要求将按照电池制造商推荐范围内的标准进行管理。

●在监测管理上也将进一步加强,如果检测到异常信号(过电压、过电流、短路、温度升高等),需通知管理员并紧急停止系统。此外还必须将储能系统运行记录(电压、电流、温度等)单独保存在安全地方,以便后续判断事故原因。

●增加安全运营管理阶段的检查,检查周期由4年缩短至1~2年,电气安全公司及相关单位联合检查以提高实效性。增加与安全相关设备任意修改时,制裁处罚条款。

●将储能设备划定为特定消防对象,消防设施与报警设施为必须设备,同时制定储能灭火的标准操作程序(SOP)等。

●除了常见的安全措施外,还应在停机操作期间对室内安装的储能设备采取其他防护措施(如安装防火墙和确保间隔距离等)。对于极易造成人员伤亡的储能设施,消防局将进行特殊检查,必要时可实施室外搬迁等措施,以确保安全。

储能产业生态圈竞争力强化


●ESS作为新能源平滑输出以及提高电力系统效率辅助设备,是世界各国积极培养的新兴产业,韩国ESS产业对此领域的成长发挥了引领性作用。

●一方面ESS作为未来新兴产业,虽然火灾事故导致了该市场的萎缩与低迷,但为了进一步推动储能产业稳定发展政府将提供短期奖励政策.

●考虑到火灾导致的ESS项目安装延缓,可再生能源认证书(REC)激励政策将延长6个月。

●强化安全措施导致安装费用升高以及火灾导致保险金上涨等带来的行业负担,将通过团体保险开发以及进行保险补助和保险承兑,同时也会扩大高效能源装置认证范围。

●在最新储能安装标准修改完成前,业界会对新订单的延迟有所忧虑,为此在“使用前检验”标准中优先反映储能系统安装标准的修改事项,从而推动新订单的正常安装运行。

关键字:ESS 储能电站 火灾

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