武威某20MWh储能电火灾事故调查报告

甘肃武威某20MWh储能电火灾事故调查报告

国家级刊物《中国设备工程》2023.10期发表了 《一起储能电站火灾事故的分析与研究》 ，该篇论文作者为 武威市消防救援支队郭子清 。 摘编如下：

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。

火灾事故现场

该储能电站位于某荒滩区域，周围无高大烟囱及切割电焊动火作业，调取气象资料发现起火当日无大风及雷电天气。

1、 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BQ28016S、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。

换算可知，单舱电池容量为5MWh。此次起火舱室为1号储能电池舱。

2、 火灾经过：

根据第一报警人孔某宇反映，2023年4月22日15时许对1、3、4号储能电池舱进行满充实验，17时30分许其在测试车内听到“嘭”的爆炸声。

其后看到起火部位处冒出白色烟气并伴有刺激性气味，5min后开始冒出黑烟，这说明电池组内部发生电气故障，电解液发生化学反应产生白色气体，此后电池组内部发生大规模短路、温度急剧升高，引发明火并引燃线路绝缘层及其他可燃物，产生黑色烟气，符合热失控特征。

17时51分，孔某宇切断充电回路后拨打报警电话。调取119报警记录，4月22日17时56分119指挥中心接到孔某宇电话报警。

对储能电站监控中心后台数据提取分析：

4月22日17时12分，1号电池舱BMS系统出现过压一级警告；

17时12分至14分，1号电池舱14簇电池组整体出现温升；

17时15分，1号电池舱BMS系统出现过压二级警告；

17时22分，充电电流显示为*；

17时29分，1号电池舱电池模块电压下降至1.19V；

17时30分，1号电池舱电压、电流、温度数据全部报错。

综合认定起火时间为2023年4月22日17时30分左右。

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。

3、 火灾事故成因分析：

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。

12号电池模块热失控烧损痕迹

科学判断锂电池热失控诱因。锂离子电池热失控是指由各种诱因引发锂离子电池内部局部或整体温度急速上升，热量无法及时释放，大量聚集在内部诱发链式反应，导致电池高压冒烟、起火的现象。

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。

经调查询问，当日现场测试人员共3人，分别为王某楠（电路测试工程师）、关某（电路测试工程师）、 孔某宇（升压舱厂家技术人员），上述3人正在调试设备，测试操作失当导致电池热失控。

根据产品参数设计，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。

4、储能安全网解读：

本次事故又是一起典型的现场安装调试事故，现场人员应该是误将规格0.5C（2小时充满电）的储能电池认为是0.25C（4小时充满电），因此在满充测试中引发了过充，进而引发了热失控。

在该次事故中，BMS已经在热失控前18分钟触发了过压一级警告，但是现场人员一直没有切断电路，导致持续过充，直到电池热失控后20分钟才切断。理论而言，如果三名现场测试人员及时切断电路，或者消防系统及时介入，本次火灾本可以避免。

PS:不应该，过充了，怎么BMS没有切断回路？这不是明显有错误吗，都已经充到热失控了，如果电压低于保护就热失控，是电芯有问题，否则BMS策略有问题。

介绍了满电电压3.65V；bms过压一级警告；bms也经过过压二级警告。一级二级警告都应在满电电压之前或者满电电压之后的0.15V左右，也既3.8V之内，把警告当儿戏，bms超过3.8V肯定要硬切断，系统静默，不输入也不输出，都已经热失控了，还在查看电流值？

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