“大容量电池正蓬勃发展但人们也担心它们会起火”
大容量电池发展蓬勃，但人们担心起火
在纽约州阿迪朗达克高峰地区的拉基特湖，人们不会把电力视为理所当然。在冬天，当冰雪和风暴使电线中断时，大约一百名常住居民会通过发电机保持温暖。为繁忙的夏季旅游季节做准备始于二月份，他们聚集在湖上锯出250磅的冰块。融化的水将在整个季节里冷却啤酒。16年的兼职居民史蒂夫·维斯切利将这归功于一个世纪以来的传统和预防措施。他说：“我们来谈谈绿色能源吧。那才是真正的绿色能源。”
今年年初，当地的供电公司National Grid向该村庄提出了一个新方案：一个由12个装有锂离子电池的拖车大小的集装箱组成的微电网。供电公司表示，拉基特湖的断电次数比较偏远地区的顾客多12倍。这个20兆瓦的电池组将会终结这一情况。它还将有助于纽约实现到2030年安装6千兆瓦的储能目标，这是纽约迅速淘汰化石燃料以保持电网稳定的关键部分。
当地居民对此持怀疑态度。维斯切利担心电池的位置，离湖仅几百英尺，周围是受州保护的森林。村里唯一的全年紧急医疗技术员之一阿里斯·伯德担心如果有人受伤会发生什么。她在新闻中读到过锂离子电池起火的报道。她的丈夫马克在拉基特湖出生和长大，是一个微小的全志愿消防部门的负责人。最近的医院距离这里75英里。
伯德可以理解为应对气候问题做出贡献的需要，但她说：“我们感觉这是被强加给我们的。”她认为在严寒的冬季风暴中，仅有大约四小时的电力供应还不足以让人感到安全。担忧的话语聚集成了一股运动。一些居民聚集在酒吧里制作标语，并在抖音上发起了集会。五月下旬，大约100人，其中许多人身穿荧光黄色T恤，上面写着“不！不！不！锂电池农场”，挤满了一个镇上的会议，与会者包括供电公司官员、项目开发者和来自纽约市的消防安全专家。震惊的官员一再被吟唱和嘘声淹没。“你们为什么要摧毁我们的社区？”一个居民要求。
在美国，类似的场景越来越常见，据美国能源信息管理局称，电网储能今年有望翻倍至超过18千兆瓦。随着行业的发展，人们对于这些卡车大小、重达40吨的电池容器的放置位置越来越关注。在加利福尼亚，曾经容易通过的提案现在陷入了反对运动和诉讼的泥沼。在纽约，原本旨在听取提案意见的公开会议反而导致了对电池储存的禁令或禁止。
电网电池的巨大需求是显而易见的：除了支持时断时续的风能和太阳能，并防止停电，它们还可以直接取代污染电网的一部分，例如天然气发电厂在供应不足时启动。对于邻居来说，安装电池可以消除有毒化石燃料基础设施。
与任何开发提案一样，社区的反对是复杂而局部化的。尽管比风力涡轮机或太阳能电池板更易隐藏，但电池安装可能破坏景观，并产生噪音或灰尘。但是安全方面的担忧成为反对努力的有力动力。开发商可以指出电网电池起火很少见，但邻居们会关注未知因素。究竟有多少少见？“如果发生了火灾和爆炸，人们将把这与他们社区中提议的基础设施联系起来，”宾夕法尼亚大学克莱曼能源政策中心的联席主任萨尼娅·卡利说道，她研究了对清洁能源项目的反对。
大多数关于致命电池火灾的新闻标题都是指电动滑板车或电动自行车电池，这些电池由于低质量的组件或不正确的存储而容易变得危险。较大的电网电池有更好的记录。它们通常为当地官员所了解，并由信誉良好的零部件组成。加利福尼亚公共事业委员会的一项分析估计，2%的电网储能设施将发生“重大与安全相关的”事故，风险在运营的前两年最大。大多数其他事故都可以迅速处理。
“我们在赶时间。风险是未知的，必须加以衡量。”
但是电网电池也有自己的风险，一些专家表示应该向潜在的邻居更好地解释这些风险。伦敦帝国理工学院的火灾科学教授吉列尔莫·雷因表示，尽管锂离子技术固有的不稳定性，该行业在使火灾变得罕见方面做得很好。但是他补充说，安全措施仍在不断发展，我们对于如何预防和减轻最严重的火灾影响还存在重大缺口。“我们在赶时间，风险是未知的，必须加以衡量。”他说。
火花、电弧和火焰是任何电气系统中的风险。当它们出现在电池内或周围时，后果可能是灾难性的。当火焰加热电池单元时，即较大电池的重复组件之一，在超过一定温度时，化学反应开始产生更多热量，触发相邻单元中的相同过程。热失控可以在毫秒内发生，而火警系统可以检测到烟雾或热量之前。火灾首先在共享电子设备的周围单元簇内蔓延，称为模块，然后蔓延到其他单元，直到整个电池架起火。
2019年，亚利桑那州苏普赖斯的一个电网电池系统在灭火剂与燃烧的电池混合后起火并爆炸。
防止初始火花的第一层火灾安全是必要的。大多数火灾测试涉及发现个别电池单元的故障-这是该行业的一个长处，该行业每年为各种能源应用制造数百万个电池单元，Rein解释道。但是，当它们被打包成更大的群体用于电网规模系统时，测试变得更加复杂，点火途径也增加了：冷却剂泄漏，电子短路，安装故障。Rein说，不是每个途径都能在实验室中重现，他是2020年电池安全标准的作者，他将其描述为“混乱”。
在缺乏对大型电网电池的广泛测试的情况下，Rein表示，电网电池行业的安全设计“基础”是根据现实世界的事件进行调整。它们包括亚利桑那州苏普赖斯的一个系统，该系统在2019年起火后爆炸，之后灭火剂与燃烧的电池混合，将安装它们的仓库变成了压力锅。有九名急救人员受伤。两年后，在澳大利亚吉朗附近，一场火灾在当时世界上最大的电池装置上发生了，那是特斯拉Megapack的集合，这是这家电动汽车制造商的电网储能产品。强风将火焰从一个Megapack传播到相邻的设备，火灾持续了四天才被扑灭。
“仍然有很多工程技术被认为是最佳实践，但尚未完全证明。”
在这两种情况下，该行业吸取了教训：电池容器越来越设计得更好，以避免爆炸通过排出易燃气体，并且更加绝缘，以防火焰从一个容器蔓延到另一个容器。控制器从容器的外部更容易访问。建议消防员限制使用灭火剂，同时喷洒周围区域以控制火势。设计原则有利于防火。一个容器可能会起火并允许其自己燃烧；目标是防止灾难性蔓延并保护急救人员。
然而，如何阻止火势扩大的策略-包括在容器内扑灭或围堵火灾的系统，在制造商之间有所不同。“我认为仍然有很多被认为是最佳实践但尚未完全证明的工程技术，”火灾安全研究所的执行董事Steve Kerber说，该研究所是Underwriters Institute的附属机构，UL是一个创建了最广泛使用的火灾安全标准的非营利组织。在加利福尼亚州莫斯兰丁的一家曾经的天然气发电厂中由Vistra Energy安装的电池系统在2021年和2022年发生事故后关闭了数月，期间热抑制系统意外触发，导致电池被水淋湿，引起电弧和短路。
对于该行业的一些人来说，这些事件证明了先进的抑制技术带来的麻烦比它们的价值更大，引入了更多的潜在故障。当Vistra开始在莫斯兰丁建造第三个装置时，它选择了户外容器模型，而不是将机架放在一个屋顶下（Vistra表示已改善了抑制系统，并选择了户外设计以加速施工）。
容器化设计并不能解决所有问题。去年9月，消防员在莫斯兰丁站点的一个单独的电池设施触发了凌晨2:30的红外相机报警，这是由公用事业PG&E拥有的一座183兆瓦的特斯拉Megapack阵列。到黎明时分，周围的社区收到了避难警告，持续一整天，因为一个容器着火了。对于像为莫斯兰丁提供服务的北县消防局的消防队员Joel Mendoza等人来说，等待火势平息可能令人不安。他更喜欢Vistra最初的策略，使用先进的灭火系统并向他的部门提供培训，以便进入并扑灭火焰。但按照防火标准，以及特斯拉的安全指南，对9月份的火灾的反应被认为是一次“安全失败”。没有人受伤，火势没有蔓延。
使用观察燃烧的方法可能会使电池储能系统的邻居感到不安。在莫斯兰丁，居民们描述称他们不确定为什么当Megapack燃烧时，当地官员告诉他们关闭窗户和关闭通风系统。在这个农业社区中，年轻人经常在工厂周围的田地里工作，父母们担心他们是否已经听说了这个事故。到底空气中有什么？
当时，情况并不完全清楚。太平洋燃气电力公司（PG&E）没有进行“羽流模型”来预测燃烧电池化学物质的气体可能会如何传播。根据一份事故报告，引起环境保护署官员派遣应急人员的特别关注是可能存在氟化氢（HF），即使在低浓度下，氟化氢可能在几分钟内致死。环境保护署的团队在烟雾大部分消散后到达现场，没有发现有害气体的证据，但是他们没有能力测试氟化氢。 （该机构后来将其添加）。根据Vistra为其在该地点的设施进行的羽流分析中呈现的一种情况，HF浓度可能超过加利福尼亚曝光限值，可能在直径约1300英尺的区域内传播，包括一部分标志性的海岸公路1号公路，这种风况只发生在7%的时间内。PG&E的发言人保罗·多尔蒂（Paul Doherty）表示，他们的分析还处于草稿形式，并将很快进行公开展示。
研究电池安全的专家承认他们必须在批评一个年轻行业的盲点的同时，也要保持过去的发展。瑞典研究人员弗雷德里克·拉尔森（Fredrik Larsson）研究了电池中的氟化氢排放，并指出涉及电池的事故在化石燃料行业中的事故相形见绌。每年在美国，运输天然气的管道引发成千上万次爆炸。“我们在汽车内燃烧汽油是荒谬的，”他说。“但是我们已经找到了使其安全的方法。”
电池可以通过正确的数据达到类似的社会接受水平。他的团队的研究是关于氟化氢排放的唯一公开数据之一，其他潜在污染物，包括重金属和其他氟化物化合物，甚至更少受到研究。他希望看到电池行业在化学和内部安全数据方面分享更多信息。这将导致更好的处理火灾的策略，潜在地避免关闭高速公路或城镇。他相信这也会给考虑使用电池的地方更多的安全保证。
像火灾科学家Rein这样的人继续对观察电池火灾而不是扑灭火灾的说法感到沮丧。他说，电池行业通过最小化电池内部的故障使火灾发生的频率很低，这方面做得非常好。但是Rein认为在系统级别的抑制工作远远落后，这引发了不经常但潜在灾难性的事故。他说：“我们知道如何引发火灾，但我们不知道如何扑灭火灾是不可接受的。”他认为电池行业很难谈论安全性，因为它担心给人们一种储能系统可能不安全的印象。“在过去的15年里，我所接触到的否认程度令人震惊，”Rein说。
这种情况可能正在发生变化，特别是随着这个快速增长的行业面临越来越多关于过去事故的问题。“我认为一直在不断改进，”全球电力基础设施提供商Wärtsilä的能源储存副总裁安迪·唐（Andy Tang）说。他指出容器设计的变化、对急救人员的更好培训以及转向基于铁的电池，其热失控温度比镍丰富的前任高。他的公司热衷于强调其系统超越基本安全要求的方面，包括额外的系统测试和跟踪当地天气条件以避免过热的传感器。其他改进，包括具有较低火灾风险的无锂设计，将在几年内进入电网。
同时，在接下来的几年里，需要建造数百个电池储能系统以实现可再生目标。像纽约这样的地方需要快速行动，该州目标是到2030年将70％的电力产自可再生能源。这是一个雄心勃勃的目标：电力线路和变压器的短缺限制了电池的安装位置。像莫斯兰丁这样的工业区域虽然远离繁忙地区，但已经配备了电力线路和训练有素的消防队，这是理想的选择，但很难获得。
在Raquette Lake，国家电网和Rev Renewables公司表示，他们在2019年购买的选址符合州和地方要求，远离湿地，并与其他建筑物保持适当的距离。他们声称安全至关重要，并承诺与当地官员广泛详细地制定应急响应计划。但是，该项目可能会面临延迟。在五月份出人意料的争吵会议之后，市镇领导提议电池许可证实行一年的禁令，该禁令上周通过。
在夏季，纽约州发生的三起新型电池安装导致了反对者的团结，其中包括靠近加拿大边境的一个名叫莱姆的小镇。那场火灾燃烧了四天，并产生烟雾，让第一应急人员筋疲力尽，居民们对空气中的成分产生了疑虑，并担心可能出现受污染的径流。
来自罗凯特湖的居民伯德表示，她对这项停工令持欢迎态度，因为这为该地区评估其应急计划并持续发展技术提供了机会。她对自己的观点持怀疑态度。“我们将继续尽可能大声地对此事进行抗议，”她说。
