中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：12月19日22時(shí)15分，Convergent Energy and Power公司運(yùn)營(yíng)的一座儲(chǔ)能電站發(fā)生集裝箱起火事件，所幸未造成人員傷亡且火勢(shì)未擴(kuò)散。然而，這并非該地點(diǎn)首次遭遇此類險(xiǎn)情。
據(jù)外媒透露，本次火災(zāi)的初步調(diào)查方向指向了“水分滲入電池系統(tǒng)”這一成因與2023年在此處發(fā)生的火災(zāi)事故原因如出一轍。目前，雖然電站的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在第一時(shí)間做出了停機(jī)響應(yīng)，但接連發(fā)生的同類故障無(wú)疑給儲(chǔ)能行業(yè)的物理防護(hù)設(shè)計(jì)敲響了警鐘。
其中，鋰離子電池作為當(dāng)前大型儲(chǔ)能電站的絕對(duì)主力，其特性決定了它對(duì)環(huán)境，尤其是對(duì)水的極度敏感。電池內(nèi)部充滿活躍的化學(xué)物質(zhì)和有機(jī)電解質(zhì)，水分的侵入會(huì)引發(fā)一系列危險(xiǎn)的連鎖反應(yīng)。
可以直接導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，產(chǎn)生大量熱量；也可以與電解質(zhì)等物質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生可燃?xì)怏w；在電氣連接部位，水分還會(huì)引發(fā)電弧，導(dǎo)致絕緣失效。這些過(guò)程都可能最終觸發(fā)電池的熱失控，即電池內(nèi)部不可控的升溫連鎖反應(yīng)，繼而引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。
回顧近年來(lái)的事故案例，水的威脅以多種形式滲透到儲(chǔ)能系統(tǒng)中。2022年，美國(guó)蒙特雷市一個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目因設(shè)備頂部通風(fēng)罩安裝不當(dāng)，致雨水侵入觸發(fā)電池短路及熱失控；同年，加州一個(gè)項(xiàng)目在調(diào)試期間起火，調(diào)查發(fā)現(xiàn)電池艙內(nèi)存在冷凝水積聚跡象。2023年，紐約州沃里克市的兩個(gè)儲(chǔ)能電站因強(qiáng)降雨導(dǎo)致漏水短路，引發(fā)火災(zāi)警報(bào)。更早的2018年，韓國(guó)全羅北道和全南海南的儲(chǔ)能電站均因冷凝或漏水導(dǎo)致絕緣老化。
圖注：AI生成圖片
此外，2020年亞利桑那州大型儲(chǔ)能設(shè)施爆炸中，外部水侵入被視為重要可能因素。在日常運(yùn)維中，艙體密封老化、冷卻管道接頭泄漏等隱患頻現(xiàn)。水患的隱蔽性在于，它可能悄無(wú)聲息地積累，直到與某個(gè)微小的制造缺陷或電池異常狀態(tài)結(jié)合，便會(huì)突破臨界點(diǎn)，釀成事故。紐約沃里克的這次火情，再次敲響了這記警鐘。
面對(duì)這一持續(xù)存在的風(fēng)險(xiǎn)，整個(gè)儲(chǔ)能行業(yè)并未坐視，而是從技術(shù)、設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)到運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)，展開(kāi)了一場(chǎng)全方位的防御升級(jí)。企業(yè)的解決方案正在從被動(dòng)防水，轉(zhuǎn)向主動(dòng)的水管理與風(fēng)險(xiǎn)管控。
在硬件設(shè)計(jì)與材料科學(xué)層面，儲(chǔ)能系統(tǒng)防水防滲能力的創(chuàng)新正在顯著加速。新一代儲(chǔ)能集裝箱或電池艙普遍追求更高的整體防護(hù)等級(jí)，眾多領(lǐng)先制造商已將關(guān)鍵部件的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)提升至 IP67 甚至更高，使其能夠有效抵御灰塵侵入與短時(shí)浸泡風(fēng)險(xiǎn)。
特斯拉 Megapack 就采用集裝箱級(jí)密封并配備環(huán)境控制系統(tǒng)，寧德時(shí)代 Ener 系列電池柜實(shí)現(xiàn) IP55 防護(hù)、集裝箱整體達(dá) IP54，比亞迪 Cube 等系統(tǒng)亦具備 IP67 防護(hù)等級(jí)，體現(xiàn)出行業(yè)對(duì)殼體質(zhì)防水的共同重視。
密封技術(shù)持續(xù)革新，多層次密封方案成為主流。廠商普遍采用高性能密封膠、多重密封圈及專用防水透氣膜，在阻隔液態(tài)水侵入的同時(shí)平衡艙內(nèi)外氣壓，避免因負(fù)壓吸入潮濕空氣。Fluence 的“干燥艙”設(shè)計(jì)、瓦錫蘭 GridSolv Quantum 的密封電池倉(cāng)配合獨(dú)立風(fēng)道，均體現(xiàn)了該理念。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，抬高的安裝基礎(chǔ)已逐漸成為防洪防澇的標(biāo)配，部分系統(tǒng)還增設(shè)內(nèi)部導(dǎo)流槽與應(yīng)急排水閥，確保偶然侵入的微量水分可被安全導(dǎo)出，而非積聚于電池底部。陽(yáng)光電源 PowerTitan 系列采用的“正壓防凝露技術(shù)”，則通過(guò)維持艙內(nèi)微正壓阻隔外部濕氣，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)在潮濕環(huán)境中的穩(wěn)定性。
智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)正從被動(dòng)記錄向主動(dòng)預(yù)見(jiàn)演進(jìn)?，F(xiàn)代儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)與能量管理平臺(tái)日益集成高靈敏度傳感器網(wǎng)絡(luò)，除電壓、電流、溫度等傳統(tǒng)參數(shù)外，濕度與漏水傳感器已成為標(biāo)配，并被策略性部署于電池艙底部、電纜進(jìn)出口及空調(diào)冷凝路徑等關(guān)鍵位置。
LG ESS 集成濕度傳感并與空調(diào)聯(lián)動(dòng)，F(xiàn)luence 強(qiáng)化濕度監(jiān)測(cè)與報(bào)警功能，均體現(xiàn)了對(duì)早期滲漏與潮氣積聚的實(shí)時(shí)捕捉能力。結(jié)合熱成像攝像頭對(duì)電池溫度場(chǎng)的實(shí)時(shí)掃描，系統(tǒng)可更早識(shí)別因受潮引發(fā)的局部熱異常，形成多層次預(yù)警。隨著人工智能算法的融入，系統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)不同季節(jié)與氣候條件下的正常濕度波動(dòng)，從而更精準(zhǔn)地甄別真實(shí)風(fēng)險(xiǎn)前兆，實(shí)現(xiàn)從報(bào)警到預(yù)測(cè)的跨越。
運(yùn)維策略與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也在同步演進(jìn)。定期維護(hù)內(nèi)容已擴(kuò)展至艙體密封性檢查、通風(fēng)濾網(wǎng)干燥劑更換及穿艙接口完整性測(cè)試。部分運(yùn)營(yíng)商引入周期性氣密性檢測(cè)，類似 Nidec ASI 所實(shí)施的整體集裝箱氣密測(cè)試，以確保持續(xù)防護(hù)效能。
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，美國(guó)的 UL 9540A、NFPA 855 以及中國(guó)的相關(guān)安全規(guī)范均在不斷修訂，強(qiáng)化對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性、防水防潮能力的要求。與此同時(shí)，保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估日趨嚴(yán)格，進(jìn)一步推動(dòng)了投資與運(yùn)營(yíng)方在項(xiàng)目設(shè)計(jì)與設(shè)備選型中將防水防滲列為關(guān)鍵指標(biāo)，促使產(chǎn)業(yè)鏈整體向更高可靠性邁進(jìn)。
然而，挑戰(zhàn)依然存在。更高的防護(hù)等級(jí)往往意味著更高的成本和更復(fù)雜的散熱設(shè)計(jì)。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和降本壓力下，如何在安全與經(jīng)濟(jì)性之間找到最佳平衡點(diǎn)，是每個(gè)市場(chǎng)參與者必須解答的難題。
此外，儲(chǔ)能項(xiàng)目部署的場(chǎng)景千差萬(wàn)別，從干燥的沙漠到潮濕的海濱，從多雨的溫帶到四季分明的內(nèi)陸，一套放之四海而皆準(zhǔn)的防水方案并不存在。這要求項(xiàng)目開(kāi)發(fā)必須進(jìn)行深度的本地化環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并據(jù)此定制化設(shè)計(jì)防護(hù)策略。
事故是昂貴的代價(jià)，也是通往極致安全的路標(biāo)。正是這些挫折，倒逼出更抗造的集裝箱、更敏銳的傳感器和更嚴(yán)苛的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在能源轉(zhuǎn)型的洪流中，安全從不是可選項(xiàng)，而是必答題。我們有理由相信，歷經(jīng)烈火與水患的淬煉，未來(lái)的儲(chǔ)能電站將不僅是能源的倉(cāng)庫(kù)，更是堅(jiān)不可摧的安全堡壘，為支撐能源轉(zhuǎn)型和應(yīng)對(duì)氣候變化提供更加安全穩(wěn)定的綠色儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案。
