北京某储能项目起火,储能电站安全谁来保障?
 5月10日,深圳市新能源车辆应用推广中心公众号发布北汽威旺407EV物流车充电自燃安全事故调查整改情况的通报.(具体报告正文可见文末)
 通报中显示,2019年3月,深圳市接连发生多起北汽威旺407EV纯电动物流车充电自燃的事故.为保障人民群众的生命财产安全,促进深圳新能源汽车产业健康发展,深圳发改委要求北汽新能源立即开展事故调查分析,准确查明事故原因,彻底消除安全隐患;在事故调查清楚,安全隐患整改完毕之前,各充电运营商可暂时停止为该车型提供充电服务.
 事故调查期间,北汽新能源先后暂停运营深圳市范围内全部威旺407EV车型,启动风险电池的车电分离,并对客户停运造成的损失积极协商赔偿.
 经事故调查组认定,动力电池供应商将部分有质量风险的电池包装配到威旺407EV,导致该车型频繁出现热失控事件.截止目前,北汽新能源已正式提交"关于威旺407事件原因调查和事件处理的报告",对事故车型全面开展整车质量检验及车辆安全升级整备,将逐批次在深圳市范围内恢复威旺407EV车辆运营,各充电商可恢复对北汽威旺407EV提供充电服务.
 其实早在 3 月 14 日,在百度 " 北汽吧 " 上便有网友爆料称,因北汽威旺 407EV 电池冒烟起火自燃,深圳很多充电站不让充电.
 而根据推广中心相关负责人表示,当时尚未统计出具体的事故.不过,根据兆威新能源发布的通知,3 月 6 日,3 月 12 日,3 月 16 日,该车型在深圳市各充电站发生充电自燃事件共 3 起.
 3月17日,深圳市新能源车辆应用推广中心在其公众号上发出一份紧急通知称,由于深圳市今年以来发生多起该款纯电动货车充电起火自燃的安全事故,初步判断为车辆故障原因造成.中心根据上级主管部门要求,对在深圳从事车辆,充电桩运营的企业和个人建议在相关事故原因尚未查明之前,各相关企业及个人应立即停止使用此款新能源纯电动货车.
 不过第二天中心公众号这篇推文被删除,并重新推送了"关于加强新能源纯电动货车运营安全的紧急通知",未再显示具体车型信息.通知中提到:针对已经发生的事故车辆,车辆运营企业以及车辆生产企业应尽快展开事故原因调查工作,全面排查安全风险,积极采取措施予以解决;并要求对已发生自燃事故的车型,在相关原因未查明之前,建议各相关企业及个人应停止使用该车型,同时车辆应避免停放在人员密集的居民区和商业区,易产生次生事故的场所,货源密集的配送服务网点等.
 随后,深圳市电王快充技术公司,货拉拉,兆威新能源等企业纷纷响应,并发布相应通知停止使用该车型.
 经调查,该款北汽威旺407EV车辆目前在深圳注册登记总数为1519辆,其中1417辆为企业购买,102辆为个人购买.通知显示,各充电设施运营企业应立即停止为北汽威旺407EV新能源纯电动货车提供充电服务,如车辆发生自燃,司机及其他相关人员应尽快远离,并向消防部门及时报案.
 北汽威旺是北汽集团旗下一款微客产品品牌,407EV 为去年 11 月推出的一款车型,售价在 10.98 万元左右,其宣称 " 能满足城市路面的物流运输任务,220km 的续航足以满足全国大部分城市的日常使用需求,并且由于采用纯电动驱动,所以在运输成本上得以节省 ".
 新能源汽车安全历来是外界关注的焦点.此前,研究机构EVTank发布的"中国电动汽车市场研究报告"对中国电动汽车的安全事故进行了不完全统计和梳理.报告显示,2017年和2018年,中国电动汽车发生安全事故分别为14起和34起,涉及车辆分别为103辆和51辆.
 进入2019年,特别是近期,也是多家电动汽车都发生起火事故.
 4月21日到24日,特斯拉,蔚来,荣威,比亚迪4大品牌的新能源电动车先后在上海,西安,杭州,武汉发生4起起火事件.
 左上:上海,一辆特斯拉Model S在某地库爆燃,起火原因还未确定;
 右上:西安,一辆蔚来ES8在维修点里发生自燃,官方回复为曾受撞击挤压导致短路;
 左下:杭州,一辆插电混动版荣威ei6在路上起火,整个座舱被烧光,不排除车内有易燃物体;
 右下:武汉,一辆比亚迪E5在一所中学附近自燃,动力电池完好,起因仍在调查.
 上个月21日晚,上海徐汇一小区地下车库特斯拉自燃,有专家表示是电池短路所致,不过特斯拉中国否认了这种说法,称调查"未形成任何初步判定或结论".(详见链接:"突发,一辆特斯拉汽车地下车库自燃!官方回应:正在核实情况(附视频及特斯拉历年起火事故不完全回顾)")
 4月22日下午14时左右,西安某服务中心一辆正在维修的蔚来ES8突然起火(详见链接:"不到24小时,蔚来也火了,烧到只剩底盘...特斯拉:来啦,老弟![附视频]").经过一系列调查,4月30日,蔚来官微终于发布了此次自燃事件的调查结果.对于起火原因,蔚来表示"该车辆在送修前底盘曾经遭受过严重撞击,导致动力电池包左后部外壳与冷却板大面积变形.电池包内部结构在被挤压的状态下经过一段时间后形成短路,最终引发火情",由于蔚来未检测底盘,故未发现此情况.(详见链接:蔚来公布西安ES8起火原因:电池包受撞击变形,引发电池短路")
 4月23日夜间,一辆荣威ei6插混车型在杭州路上起火燃烧.据了解,起火点在座舱内,不排除座舱内存有易燃物品.该车整个座舱已经烧光,且发动舱和尾箱都有火烧痕迹,但车辆前后杠保存完整.事故原因正在进一步调查当中.
 4月24日早间,网上传出一辆比亚迪e5电动汽车起火视频.当天,比亚迪回复称,4月24日,武汉发生一起比亚迪e5起火事件,此次事件未造成人员伤亡.得知该事件后,比亚迪第一时间安排人员赶赴现场.经初步检查,起火点位于车辆后备箱位置,车辆底盘位置的动力电池完好无损.同时,比亚迪还放上一张涉事起火比亚迪e5车辆的底盘图.虽然庆幸电池包位置没有明显损伤,但起火的具体原因仍需要明确,比亚迪称将配合相关部门进行调查.(详见链接:"特斯拉蔚来之后,一辆比亚迪电动车也起火燃烧,不过这回电池没着火,具体原因仍在调查")
 虽然上述几起起火事件原因还未全部给出,但近期频繁的发生事故,难免会让公众对电动汽车的安全产生疑虑.
 另外,这也和电动汽车作为新生事物,媒体以及公众比较关注,任何一起事故都会在公众面前放大有关.
 无论如何,企业都需要认真对待自燃事故,对于起火车辆应尽快查明原因,杜绝侥幸心理,尽快更新防护措施甚至进行必要的召回检查,并保证信息透明化,以消除公众对电动汽车安全性的疑虑.当然生产过程的质量把控无需多说,也是必须要认真执行的.
 而随着电动汽车保有量的增加,国家也开始重视起电动汽车的安全问题.
 2019年3月26日,财政部等四部门联合印发"关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知","通知"强调"强化质量监管,确保车辆安全",进一步加强安全性和一致性监管,由行业主管部门加快建立产品安全监控和"一致性"抽检常态机制.对由于产品质量引发重大安全事故,或经有关部门认定存在重大质量缺陷的车型,暂停或取消推荐车型目录,并相应暂缓或取消财政补贴.
 2018年9月,国家工信部就发布"关于开展新能源乘用车,载货汽车安全隐患专项排查工作的通知",重点对新能源乘用车,载货汽车产品开展安全隐患排查工作.同时"启动车辆安全预警及重大安全事故调查机制",新能源乘用车,新能源货车发生起火,燃烧等安全事故,未造成人员伤亡的,生产企业应在12小时内(如造成人员死亡或重大社会影响的,应在6小时内)主动上报地方政府新能源汽车工作联席会议牵头部门和工业和信息化部装备工业发展中心,并及时展开事故调查,调查结果留存备查.
 虽然事实上相较于传统燃油车起火事故发生率而言,新能源汽车起火率较低.但起火事故关系到消费者对新能源汽车的信心,关系到新能源汽车市场是否能够健康成长.安全是新能源汽车发展的根本,没有安全,就没有新能源汽车的未来!
 [附件]北汽威旺407EV物流车充电自燃安全事故调查整改情况的通报
 北京某918博天堂平台储能项目起火,储能电站安全谁来保障?
 近期北京某酒店布置的用户侧储能项目发生火灾.
 据相关人士提供的消息,该项目于2017年9月投运,储能系统共包含17个电池箱,每个电池箱内有4个电池组,每组由20个锂电池单元组成.系统总储电量约2000度,主要作用为削峰填谷,即用电低谷时段进行充电,待用电高峰时段放电,为酒店节约电费.
 通过采访得知,该储能系统每月会进行一次维护,事故发生当日上午才刚刚进行了一次维护,下午电池房内就因电池系统故障而发生火灾,但具体事故原因还在调查中.
 失火事故频发?
 其实储能系统发生失火的报道并不少见,就在前不久,美国亚利桑那州西谷菲尼克斯郊区的公共服务公司(APS)内,储能设施内电池发生故障冒烟,消防员在进入检查时发生爆炸,造成多人受伤.
 而据韩国媒体报道,从2017年8月以来,已经发生过21起储能系统着火,爆炸事故,仅今年1月就连发四起火灾.
 在我国储能系统发生问题的还比较少见,不过近期多地却接连发生了电动汽车,充电桩等失火燃烧事件.
 储能系统消防,电池安全问题一直都是这个行业发展中最关键的症结所在.
 功劳不可忽视
 根据CNESA的数据, 2018年全国,全球的储能装机量都发生了翻番式增长.即使在事故多发地韩国,装机量也在不断攀升中.也许在外行心里会有疑问:事故发生频率这么高,安全隐患这么严重为何还要上储能?在行业内的人看来,储能的功远远大于它的过.
 从用户侧储能角度来看,单单是削峰填谷就可为工业,企业节约大量电费,产生大量的收益.而在发电侧,电网侧,储能可发挥其调峰调频的作用,一方面企业可以获得部分收益,另一方面节约了新增发电设备,铺建输电线路工程的投资,此外还可消纳新能源,调整电能质量,为整个电力系统创造了巨大的价值.
 持续多方改善
 安全事故只是随机性的事件,但是可能存在的危险隐患还是要正视.储能企业内都在为降低危险系数做出努力.
 剖析储能系统的核心,电池可能是大多数着火事件的根本原因所在,例如目前普遍使用的锂电池受外界高温,暴力击打等影响,会引发迅速而猛烈的燃烧甚至爆炸.而电池内部的结构复杂,电池正负极材料,电解液等都可能影响最终产品的性能,对此,国内外科研工作者们一直都在不断探索更安全,更利于生产应用的电池材料,开发更安全的电池产品.电池企业也会在投产供货前进行多种检测测试,为用户提供最大的安全保障.近期宁德时代表示,其NCM811电池已经解决安全问题.
 其实,在储能系统中还存在着比较智能的一套系统 -  - 电池管理系统(BMS),它是专为控制电池充放电运行效果,观察电池所处温度湿度环境状态等而设计,这样的系统可以监测到电池可能存在的过充,温度过高等隐患,一定程度上避免电池故障引发.
 近日,国网江苏电科院还成功研发了储能电站火灾智能预警系统,通过红外及可见光监测平台,特征烟气探测器,以及智能就地及远程决策控制系统,实现对电池火灾的早期识别和管控,大幅提升电池储能电站安全运行水平.
 最后的一道屏障,储能系统还配有消防系统.即使逃脱了前面的种种防护,或因其他电气设备异常引发了失火,还需要一套针对储能的灭火装置,以尽量降低损失.目前已经出现多家专为电储能系统提供消防设备的企业.中国电科院自主研制了锂离子电池模块自动灭火装置,通过结合灭火剂与复燃抑制剂,有效抑制电池复燃,保障储能系统安全运行,填补了我国电池储能系统安全消防产品领域的空白.据专家分析认为,水是目前储能系统安全有效的灭火剂.如同美国通用沃蓝达电动汽车应急救援手册中所述,用大量水可冷却电池并灭火,又没有触电的风险.
 此外对储能系统的定期综合运维检测,也是必不可少的,在早期发现并排除可能的事故隐患.
 关于电芯先串后并/先并后串成组可靠性和安全的比较
 知化汽车
 这个问题在初入行时比较困扰,现在也没有完全思考清楚,文章写得比较早,有些不正确的地方还请斧正.
 通常来讲,电动汽车所需要的能量系统电压往往达到数百V,而电流也需要几十或上百安培,这就需要对现有的电芯进行串关连:基本的原理是并联以满足容量,电流要求;串联以满足电压要求.
 总的来讲,电池组的连接方案共有3种:先串后并,先并后串,串并混合.
 在进行电池组的方案选择时重点考虑快充,成本和安全可靠性.
 一些典型车辆的电池系统成组方式(此处串并不分先后):
 Model3 LR: 96s46p
 Model S 85kWh: 96s74p
 Jaguar I-PACE: 108s4p
 Audi e-tron: 108s4p
 Leaf-2011: 96s2p
 BMW i3 :96s1p
 对于不同的串并成组方式,可以从可靠性,安全性和电芯管理成本BMS等角度来分析.
 可靠性分析:
 m个元器件串联成子系统,再由n个子系统关联成系统,则系统可靠性为:
 m个元器件并联成子系统,再由n个子系统串联构成系统,则系统的可靠性为:
 假设每个电芯的可靠性相同,Ri=0.99,以Audi e-tron系统为例,共有432个电芯组成,如果(1)先串后并,108个电芯串联后再4组并联,
 2)先并后串,4个电芯先并联后,再108组电芯串联,
 以看出:
 先串后并的连接方式,系统整体的可靠性会小于单体电芯;
 先并后串的连接方式,系统的整体可靠性会大于单体电芯.
 安全性分析:
 对于系统来讲,电芯故障的两个极端情况为:断路,短路.
 对先串后并的电路来讲,由于先串的过程中,电路的电压增大,当某个电芯断路时,此时电池包电压不变,但断路电芯所在支路不参加工作,整个电池包内阻会增加,容量减少.而断路电芯两端的有可能形成高电压,进而产生电弧的危害.当电芯短路时,此电芯所在的支路仍可以继续参加工作,由于电压降低,使其他支路对此支路进行放电,由于仅有一个电芯的压降差,所以回路电流不会很大,此种情况不会造成很大危害.
 对先并后串的电路来讲,在并的过程中,电压不会增加,所以当某个电芯断路时,没有电弧的危害,但是电芯短路的危害就比较大.因为当并联某电芯发生短路时,其他所有的并联电芯会对此进行放电,由于电芯的内阻通常都是毫欧级,所以此时短路电流会达到上百安,有甚者会达到上万安培,瞬间的过流极有可能造成电池熔化起火,从而引起成火灾事故.此外,并联电路形成的环流,虽然在一定程度上有均衡作用,但由于环流基本不受监控,可能存在不确定的风险.
 电芯管理成本
 先串后并的电池组,需要更多的传感器,布线,BMS通道多,成本高;先并后串,并联的电芯当成一个,监控及BMS通道简单,少,成本低.
 其他:
 过流能力:这个因素主要是对于有快充需求或高功率需求时,要重点考察的因素,先串后并的系统过流能力强,先并后串的系统过流能力不容易提高.
 对于先串的方式,还要注意到整个串联下来的模块电压最好处于安全电压范围内,以方便装配和生产;对于先并的方式,要考虑到当电芯短路时,其他电芯所放能量是否会引起热失控.
 综合以上,串并基本方式的对比如下: