甘肃某20MWh储能电站火灾调查情况

武威市消防救援支队郭子清在国家级刊物《中国设备工程》发表《一起储能电站火灾事故的分析与研究》（文章编号：1671-0711（2023）10（上）-0006-03）。

论文就2023年4月发生在甘肃武威民勤县某储能电站发生火灾事故进行调查，确定为磷酸铁锂电池热失控引发火灾。起火电池模块设计充电时间为2h，在满充测试过程中实际充电时间达3h，由于过充电导致锂离子电池正、负极性质发生变化，正、负极上的放热反应和锂枝晶引发的内短路共同引发电池热失控。

注：文中图片和信息均来自论文《一起储能电站火灾事故的分析与研究》。

火灾事故基本情况

2023年4月22日17时56分，武威市消防救援支队119指挥中心接到报警称，位于民勤县某储能电站发生火灾，造成1座储能电池舱烧损，过火面积约30㎡，直接经济损失约410万元，无人员伤亡。      

储能电站基本情况

该储能电站设有4座集装箱式储能电池舱及储能升压一体舱，由北向南依次布置，分别编号为1~4号。每座储能电池舱长13.7m、宽2.43m、高2.95m，南、北两侧共设有16个箱门，每个箱门对应一簇电池组，其中北侧由东向西设有1~7簇电池组，南侧由东向西设有8~14簇电池组；中间部位设有电气舱，电气舱内北侧为气体灭火系统、南侧为电脑主机装置（见图 1）。每簇电池组内装配有25个电池模块（见图2），每个电池模块又包括16个磷酸铁锂电池芯，该磷酸铁锂电池芯型号为BQ280-16S、容量280Ah、额定电压3.2V、满电电压3.65V，上述每簇电池组内25个电池模块之间、每个电池模块16个电池芯之间均为串联，簇与簇之间为并联。

此次起火舱室为1号储能电池舱。

排除遗留火种及外来火源、排除供电回路过电压，确定为磷酸铁锂电池热失控引发火灾。

通过现场勘验发现，第4簇第12模块电池呈现挤压变形、其余电池均为鼓胀变形特征，证明该模块电池最先发生故障后电解液分解放热并产生气体鼓胀，电池内分解气体喷放同时，周围相邻电池受外热相继发生热失控产生鼓胀对最先鼓胀电池挤压并导致变形，符合锂电池热失控故障外观特征。

对储能电站监控中心后台数据分析发现，1号电池舱第4簇第12模块电池电压、温度变化后，BMS系统出现过压一级警告，此后电池模块均出现温度升高；第4簇第12模块电压变为0后，其他电池模块电压下降直至电压、电流、温度数据全部报错，符合该模块电池最先热失控后造成其他电池相继受热短路引发火灾的逻辑顺序。据此，综合认定起火原因为第4簇第12模块磷酸铁锂电池热失控引发火灾。

事故的思考

• 高度重视调查询问

储能电站作为当前消防安全监管的新兴业态领域，其火灾具有一定特殊性，在调查询问过程中需对起火时的情况作全面了解。

• 正确理解现场痕迹特征

最先发生故障的电池由于从内部起火，其烧损痕迹没有明显的方向性，从外部观察，最先出现故障的电池往往不是烧损最为严重的；周围因热滥用引发热失控电池迎火面一侧发生隔膜熔化、壳体撕裂、破坏严重，其余部位则烧损变形相对较轻，具有明显的方向性。

• 创新现场勘验技术手段

当确定了最先发生故障的锂离子电池时，可使用X射线成像法、CT三维成像法、电池拆解法等方法对故障电池内部痕迹进行分析。

X射线影像分析得到一个比较粗略的方向，在此基础上CT三维成像分析可确定大概的故障点，经过电池拆解分析，发现集流器上存在局部缺损痕迹，三者互相印证，可确定该缺失位置即为电池最初故障点。

• 科学判断锂电池热失控诱因

目前，常见的热失控诱因主要包括机械外力、高温原因、电气原因、内短路等，而电气原因又包括过充电、外部短路、过放电等具体原因，锂离子电池在热失控时由于内部发生短路、不能输出电流，在利用电池监控系统进行数据分析时需要注意，最先输出电压电流为0的电池即为最初发生热失控的电池。

本案中起火电池模块设计充电时间为2h，在满充测试过程中实际充电时间达3h，由于过充电导致锂离子电池正、负极性质发生变化，正、负极上的放热反应和锂枝晶引发的内短路共同引发电池热失控。

来源丨储能