电池模组不是烟雾的来源！美国加州300MW/1200MWh储能项目电池过热事故分析

Original CNESA 储能标准化

文 | 中关村储能产业技术联盟

2021年9月4日晚，美国加州Moss Landing一期项目因电池的水系降温系统启动导致该项目约7%的电池模组和其它系统设备造成损失，事故并未造成人员伤亡或对周边社区造成影响。（相关报道点击：Moss Landing 300MW/1200MWh储能项目发生电池过热事故）

事故发生后，该项目的运营商Vistra与外部专家一起，对事故进行了长达5个月的调查，并制定了项目的整改工作方案，计划在项目重启之前全面实施。在整个的调查过程和校核工作中，Vistra将尽可能为行业分享其从事故中获得的经验教训，以支持电池储能行业和电力系统脱碳的共同目标。以下是关于事故调查的主要发现和整改措施。

1. Moss Landing一期项目电池降温系统的设计背景

Moss Landing一期项目位于美国加州蒙特利县退役的Moss Landing燃气发电厂的厂址内，储能规模300MW/1200MWh，利用退役电厂放置涡轮机的建筑来放置电池，并且利用电厂内6号机组和7号机组现有的互联系统。一期项目包括3个100MW的阵列，每个阵列由32-33个储能系统组成，每个储能系统由47-48个电池机架组成，每个机架包括22个电池模组，整个项目共有98个储能系统，4539个电池机架和99858个电池模组。除电池外，还包括中压开关柜、变流器和地下电缆系统、高压断路器等。

一期项目放置电池系统的建筑物内设有灭火系统，包括水喷淋系统。此外，还有单独的水系降温系统可以防止单个电池模组的热失控。水系降温系统在整个电池系统中设有25个预作用区，每个预作用区服务于3-4个电池系统。预作用区由碳钢集管组成，通过软管连接到每个机架上的管道。机架管道包括插入到每个电池模组的喷头。

该设计要求在早期烟雾探测装置(VESDA)检测到一定程度的烟雾后，将水释放到特定区域的集水管。在释放到集水管后，如果电池模组的温度足够高，激活该模组的喷嘴，并对电池模组进行喷淋。

持续监控电池模组内部及周围的环境，包括每个模组内部的温度。

2. 9月4日事故调查结果

在9月4日大约18:41的时候，VESDA装置在64、57、47和41号集装箱附近探测到烟雾，导致水在24号预作用区释放，并阻止了通过受影响的集装箱的电流流动(一个被称为E-Stop的自动化过程)。由于VESDA中一个明显的编程错误，这些动作发生在检测到的烟雾水平低于指定的设计水平时，此时水被释放，E-Stop启动。

目前唯一确定的潜在烟雾来源是空气处理装置，在VESDA首次探测到烟雾的时间前后，向探测到烟雾的区域提供空气，这个区域的轴承出现了故障(可能导致烟雾产生)。

在第一次将水释放到降温系统时，所有电池模组的温度都被记录在设定的温度范围内，远低于表明热失控的水平。因此，调查认为电池模组不是烟雾的来源。

事故发生时，作为电池降温系统一部分的软管和管道上的少量接头发生故障，导致水喷到电池机架上。进而导致短路和电弧，从而导致电池损坏和更多的烟雾。这些额外的烟雾被其他VESDA设备检测到，导致水释放到其他预作用区，随后软管/管道故障，释放更多的水，造成更多的损坏和烟雾。Vistra没有意识到建筑物内有任何火灾，室内原本的灭火系统也没有启动。

总的来说，大约7%的模组受到了不同程度的损坏，其他设施系统也受到了损坏。这种损坏是由降温系统释放的水以及由此产生的短路和电弧造成的。部分水直接喷到电池架上，部分水通过上层缝隙漏到下层电池架上。

在它们相互连接之前，预作用集水管和每个电池机架上的管道都进行了单独的压力测试。然而，Vistra无法确认承包商在将机架连接到集水管后是否对整个降温系统进行了压力测试。大多数故障发生在连接机架和集水管的软管上，显然没有进行压力测试。如下所述，在项目重启之前，应对连接后的整个降温系统进行压力测试，以确保正常的性能。

3. 整改工作

Vistra目前正在进行维修、调试设施系统，并对设施的原始设计进行改进。此外，Vistra将在重启Moss Landing一期项目之前完成以下整改工作：

a. 将对完整的降温系统进行压力测试，任何发现的泄漏都将予以处理。

b. 安装空气监测系统，持续监测降温系统的泄漏情况。

c. 将对VESDA系统进行审查，以确保其编程符合规格要求。

d. 所有空气处理机组均安装烟雾探测器。

e. 将上层的缝隙密封。