Victorian Big Battery(VBB) 電池儲能項目是部署在澳大利亞維多利亞州吉朗的一個300MW/450MWh電網規模電池儲能項目，是全球目前運營的規模最大的電池儲能系統之一，在峰值電力需求期間可以為維多利亞州一百多萬戶家庭用戶供電30分鐘。VBB電池儲能項目采用了212個Tesla Megapacks電池儲能系統。Tesla Megapack是一種集裝箱式鋰離子電池儲能系統，由電池模塊、電力電子設備、熱管理系統以及控制系統組成，而一個Tesla Megapacks電池儲能系統可以安裝在一個長7.2米、寬1.6米、高2.5米的集裝箱中。
2021年7月30日，在VBB電池儲能項目的初始安裝和調試期間，其中一個Megapack電池儲能系統開始起火并蔓延到鄰近的另一個Megapack儲能系統，好在火勢并沒有蔓延到其他的儲能系統，這兩個Megapack電池儲能系統在燃燒六個小時之后燒毀。由于沒有發生爆炸或爆燃的情況，并沒有現場滅火和處理的消防人員和應急響應人員受傷。Megapack電池儲能系統采用防止火災設計，根據特斯拉公司發布的鋰離子電池應急響應指南2(ERG)，可以允許Megapack電池儲能系統繼續燃燒，同時消防人員在安全距離監測鄰近的電池儲能系統的安全情況。而最終帶來的后果是212個Megapack電池儲能系統中有兩個被火災燒毀，不到VBB電池儲能項目的1%。
在應急響應和清理工作之后，在2021年8月3日開始詳細的火災調查工作。VBB電池儲能項目火災的調查參與方包括當地監管部門、特斯拉公司、外部第三方工程師以及主題專家。其調查過程涉及分析VBB電池儲能項目發生火災的原因，以及火災蔓延到相鄰Megapack電池儲能系統的根本原因。此外，鑒于這是Megapack電池儲能系統迄今為止發生的第一次火災事件，已經對應急響應進行了審查，以確定從這次火災事件中吸取教訓。
本報告總結了這些調查和分析結果，由費希爾工程公司和儲能安全服務商能源安全響應小組(ESRG)的專家編寫。這是兩家獨立的工程和儲能消防安全咨詢機構。此外，該報告提供了從火災中吸取的經驗和教訓，并強調了基于這些經驗和教訓而實施的程序、軟件和硬件變更。
事件時間表
在火災發生時，VBB電池儲能項目在現場安裝了大約212個Megapacks電池儲能系統其中的一半。在火災發生的當天，VBB電池儲能項目正在進行例行測試和調試。在澳大利亞東部標準時間(AEST)2021年7月30日上午7:20開始調試和測試多個Megapack電池儲能系統。其中一個Megapack電池儲能系統（在此表示為MP-1）在當天并沒有參與測試，因此通過鑰匙鎖開關人工關閉。在關閉MP-1時，該儲能系統顯示無異常情況。
現場人員在上午10:00左右觀察到MP-1儲能系統冒出煙霧。
VBB電池儲能項目火災事故時間表
現場工作人員對所有Megapack電池儲能系統進行電氣隔離，并聯系當地消防局進行處理。
此后不久，消防人員抵達現場并在MP-1儲能系統周圍設置了安全邊界。他們還開始按照特斯拉鋰離子電池應急響應指南2(ERG)的建議對其附近用水冷卻。其火勢最終蔓延到MP-1相鄰15厘米的Megapack電池儲能單元(MP-2)。消防人員決定允許MP-1和MP-2自行燒毀，并且按照特斯拉的ERG中的建議沒有直接向Megapack儲能系統澆水。直到當天下午4:00（火災開始之后的大約6小時），火勢已經熄滅，消防人員在現場值守直到次日，并在接下來的三天內對該地點進行了監測，然后于2021年8月2日認為事故現場已得到控制，并移交給調查人員開始進行火災調查。
調查
多方聯合火災調查于2021年8月3日開始。VBB電池儲能系統的火災調查過程涉及分析MP-1初始火災的根本原因以及火災蔓延到MP-2的根本原因。對MP-1和MP-2現場調查的調查方包括當地消防局、維多利亞州能源安全局(ESV)、維多利亞州工作安全局 (WSV)、特斯拉公司當地工程/服務團隊以及當地第三方獨立工程公司。除了事故發生后立即進行的現場記錄工作之外，根本原因調查還包括特斯拉公司在美國加州總部和內華達州火災測試設施進行的數據分析、熱建模和物理測試（電氣和火災）。
（1）火災原因調查
現場調查于2021年8月3日開始，并于2021年8月12日結束。此外對MP-1和MP-2進行記錄、檢查和保存以備將來檢查。與此同時，分析了MP-1和MP-2的所有可用遙測數據（例如內部溫度和故障警報），并進行了一系列電氣故障和火災測試。將現場調查結果、遙測數據分析、電氣故障測試和火災測試相結合之后，確定了2021年7月30日出現的一系列非常具體的可能導致火災事件的故障因素和條件。
（2）火災起因及原因確定
此次火災事伯最有可能的根本原因是MP-1電池儲能單元的液體冷卻系統泄漏導致電池模塊產生電弧。這導致鋰離子電池發生熱失控，隨即起火并蔓延。
在火災原因調查中考慮了其他可能的火災原因；然而，上述一系列事件是唯一符合迄今為止收集和分析的所有證據的火災原因。
（3）促成因素
多種因素促成了這一事件。如果不存在這些促成因素，那么在升級為火災事件之前，最初的故障狀況可能已經被識別和中斷（人工或自動）。這些促成因素包括：
（1）Megapack電池儲能系統的監控和數據采集(SCADA)系統需要24小時為新設備（即新的Megapack）建立連接，以提供完整的遙測數據功能和特斯拉運營人員進行的遠程監控。由于VBB電池儲能項目仍處于安裝和調試階段（即未投入運行），MP-1電池儲能系統僅投入使用了13個小時，就在火災發生當天早上用鑰匙鎖進行關閉。因此MP-1在當天并沒有上線測試，這使得該儲能系統無法在火災發生當天上午將遙測數據（內部溫度、故障警報等）傳輸到特斯拉公司的場外控制設施。
（2）MP-1通過鑰匙鎖開關關閉，因為該儲能系統在當天不需要進行調試和測試；然而，這一行動導致遙測系統、故障監控和電氣故障安全設備被禁用或僅以有限的功能運行。這使得MP-1的一些安全功能無法有效發揮作用，不能在升級為火災事件之前監控并中斷電氣故障。
（3）液體冷卻劑泄露在電池上可能會導致啟動火焰斷路器電路的電源失效。如果電源出現故障，斷路器無法接收到斷開信號，也無法在升級為火災事件之前中斷電池的故障電流。
火災蔓延調查
VBB電池儲能項目的火災調查過程不僅涉及分析MP-1初始火災的根本原因，還包括分析火災蔓延到MP-2的根本原因。Megapack電池儲能單元被設計成彼此鄰近安裝，不會使火蔓延到相鄰的電池儲能單元。其在限制火勢蔓延方面的設計主要依賴于Megapack儲能系統集裝箱的外部鋼板，這種鋼板可以充當電池散熱器。有了這種隔熱材料，Megapack電池儲能單元之間的側面和背面的間距接近15厘米，每個Megapack前面有2.4米寬的過道，如圖1所示。這種產品間距在UL9540A單元級測試中得到驗證?，F場檢查支持對MP-2和火災測試的遙測數據（如內部溫度）分析。而現場調查結果、遙測數據分析和火災測試相結合，確定了Megapack電池儲能系統可能發生火災蔓延的情況。
圖1 VBB Megapack電池儲能系統的布局（頂部）和火源區域（底部）
在火災發生時，從MP-1集裝箱的頂部噴出的火焰受到風力的顯著影響。當時記錄的風速在20～30節（37公里/小時～56公里/小時）之間，這將從MP-1頂部的火焰推向MP-2頂部。MP-2在火焰灼燒下點燃了內部組件，值得注意的是，電池艙與Megapack電池儲能系統頂部密封的塑料過壓通風口一旦被點燃，就為火焰和熱氣提供了直接進入的通道。從而將MP-2的電池暴露在火災和高溫下最終失效并起火燃燒。
調查期間考慮了其他可能的火災蔓延根本原因；然而，上述事件順序是唯一符合迄今為止收集和分析的所有證據的火災蔓延情景。值得注意的是，當在MP-2的頂部內觀察到火勢時，MP-2的內部電池溫度讀數僅從40℃增加到41℃。在MP-2頂部觀察到火勢的同一時刻，大約上午11:57（火災事件發生后約2小時），MP-2失去了通信并且沒有額外的遙測數據對外傳送。然而，鑒于MP-2在發生火災兩小時之后的內部電池溫度僅上升了1℃，當MP-2的的頂部著火時，通過熱傳遞穿過15厘米間隙的傳播并不是火勢蔓延的根本原因。此外，來自MP-2的遙測數據表明，Megapack的隔熱材料可以在僅15厘米之外的相鄰Megapack電池儲能系統發生火災時提供顯著的熱保護。
促成因素
調查表明，風是火勢從MP-1蔓延到MP-2的主要促成因素?；馂陌l生時，記錄當時的風速為20～30節（37公里/小時～56公里/小時）。起火時的風力條件將從MP-1頂部噴出的火焰推向MP-2頂部并灼燒。根據UL9540A在之前的產品測試或監管測試中未觀察到這種類型的火焰行為。在UL9540A單元級測試中，測試期間允許的最大風速12為10.4節（19.3公里/小時）；而VBB電池儲能項目在火災期間的風況則要大兩到三倍。因此，似乎已發現Megapack的頂部設計（電池艙頂部的塑料過壓通風口）存在火災蔓延的弱點。而特斯拉公司在之前在產品或監管測試期間未發現這一弱點，但這個設計并不會使Megapack的UL9540A認證無效，因為火災蔓延的原因主要是由于超出UL9540A測試方法范圍的環境條件（風力過大）。
緩解措施
對VBB電池儲能系統火災的調查發現了特斯拉公司的調試程序、電氣故障保護裝置和頂部設計中的幾個漏洞。自從發生火災以來，特斯拉公司實施了許多程序、固件和硬件緩解措施來解決這些差距。這些緩解措施已經應用于現有和未來的Megapack電池儲能單元的安裝，其中包括：
（1）程序緩解
·改進在Megapack組裝和測試期間對冷卻液系統泄漏的檢查，以降低冷卻液泄漏的可能性。
·將新Megapack的遙測設置連接時間從24小時減少到1小時，以確保新設備將遙測數據（內部溫度、故障警報等）傳輸到特斯拉公司的控制設施進行遠程監控。
•在調試或操作期間避免操作Megapack的鑰匙鎖開關，除非正在維修該設備。這種程序緩解可確保在Megapack空閑時（例如在測試和調試期間），遙測、故障監控和電氣故障安全設備（例如火焰斷路器）處于活動狀態。
（2）固件緩解
•為冷卻液系統的遙測數據添加了額外的警報以識別和響應（無論是人工或自動）以防止可能的冷卻液泄漏。
•無論鑰匙鎖開關位置或系統狀態如何，都要保持所有電氣安全保護裝置處于激活狀態。這種固件緩解允許電氣安全保護設備（例如斷路器）保持在激活模式，無論系統狀態如何，都能在電池模塊發生電氣故障時啟動。
•主動監測和控制高溫斷路器的電源電路。如果發生電源故障（通過外部事件，例如冷卻劑暴露或其他方式），Megapack將在其電源丟失之前自動啟動火焰斷路器。
（3）硬件緩解
•在所有Megapacks電池儲能系統的項部安裝新設計的隔熱鋼質通風罩。這些排氣罩保護過壓排氣口免受直接火焰灼燒或熱氣侵入，從而使電池艙外殼與上方的火災隔離。它們的性能通過一系列防火測試得到驗證，包括對Megapack的單元級防火測試。排氣罩安裝在過壓通風口的頂部，并將成為所有新Megapack電池儲能單元的標準配置。對于現有的Megapacks，可以在現場改造排氣罩。在撰寫本報告時，特斯拉排氣罩已經接近生產階段，不久將在適用的Megapack現場進行改裝。
除了火災起源、原因和蔓延調查之外，VBB電池儲能項目發生火災的另一個關鍵方面是應急響應。當地消防局負責VBB電池儲能項目的消防安全，其所在位置距離該項目現場大約4公里，因此相對較近。
消防人員在當天上午10:30抵達后，立即根據協議建立了事件指揮部(IC)，并與儲能項目的運營方代表和主題專家密切合作。這種密切協調貫穿了整個活動。在接到緊急事件通知和消防服務行動開始之后，該項目工作人員被疏散，并清點現場工作人員。消防人員在MP-1周圍建立了一個安全區域，同時與主題專家討論了冷卻和消防策略。決定按照特斯拉公司的ERG中的建議，使用消防水對MP-1和MP-2附近的設施進行降溫保護。MP-1的火勢最終蔓延到MP-2；這兩個Megapack電池儲能單系統被允許自行燒毀，在此期間，消防人員并沒有直接將水澆到其他Megapack電池儲能系統上。直到下午4:00（火災開始之后大約6小時）火勢熄滅，消防人員在現場留人值守，并在接下來的三天內繼續監測，然后于2021年8月2日認為該現場已得到控制，而調查團隊開始啟動火災調查。
關鍵要點
對VBB電池儲能項目火災應急響應的全面調查得出了以下關鍵結論：
•有效的事故前期計劃：VBB電池儲能項目既有應急行動計劃(EAP)也有應急響應計劃(ERP)。這兩個計劃都可以供應急響應人員使用，并在火災期間得到有效使用。例如，所有現場工作人員和承包商代表在火災期間都遵循了適當的疏散協議，因此這些人員沒有受傷。
•與提供商進行協調：VBB電池儲能項目制定了詳盡的事故前期計劃，清楚地確定了相關負責人的聯系方式、他們的角色和其他關鍵任務。據報道，在VBB電池儲能項目發生火災期間，特斯拉公司的工作人員與消防人員保持密切聯系，為他們提供了寶貴的信息和專業知識。例如，現場工作人員和消防人員在密切合作之后確定相鄰儲能系統的用水冷卻的策略。
•消防用水：關于消防用水的一個關鍵問題是有效防火的必要量和持續時間。特斯拉公司的設計理念基于固有的被動保護（即隔熱），對主動消防措施的依賴最小。
因此，消防用水的目的不是撲滅儲能系統的火熱，而是用于降溫。所有可用數據和對火災的觀察表明，水在減少或阻止從Megapack儲能系統之間的火災蔓延方面效果有限。隔熱似乎是減少相鄰Megapack儲能系統之間熱傳遞的主要因素。然而，水被有效地用于保護變壓器、電氣設備等其他設施，這些設備的設計保護水平與Megapack不同（即隔熱措施不同）。
•Megapack的防火設計方法在保護應急響應人員的安全方面比其他電池儲能系統設計具有更多的優勢。Megapack防火設計方法使用被動分隔和隔離將火勢蔓延的可能性降至最低，消除了由于設計特點和缺乏限制（例如室外與室內）而對消防人員或工作人員造成人身安全危險，消除了由于設計特點和缺乏限制而導致的爆炸事件對消防人員的危險，可以最大限度地減少因火災而引發的危險，并采用火災響應方法，允許Megapack儲能系統自行燒毀。
環境問題
維多利亞州環境保護局(EPA)在VBB電池儲能項目的場地2公里范圍內部署了兩個移動空氣質量監測器，他們選擇了可能影響當地社區的地點。
要事件發生之后，維多利亞州環境保護局(EPA)監測人員確認當地社區的空氣質量良好；然而，其測量并未在火災事件的高峰期進行。他們在下午6:00左右對環境空氣進行采樣。因此，這些數據不能用于了解實際火災事件期間對環境的危害。數據表明，火災事件發生兩小時后，周邊地區的空氣質量良好，火災事件沒有引起長期的空氣質量問題。
在火災事件期間，消防人員與現場人員協調控制水從消防水帶流入集水區。特斯拉公司現場人員在消防局的監督下收集的水樣從集水區提取。這些樣本的實驗室結果表明，火災對水造成重大影響的可能性很小。在事故發生后，作為預防措施，通過水泵將水從集水區移走，并運到廢物處理設施進行處理和處置。
據估計，事件發生后現場處理了大約90萬升水。
社區問題
VBB電池儲能項目開發商和所有者Neoen公司在該項目火災期間和之后積極與當地社區互動交流。這些活動包括與VBB項目現場2～3公里范圍內的住戶和農業部門進行上門拜訪、電話溝通和發送電子郵件等。Neoen公司找到了他們之前的項目規劃階段的社區聯系方式，并與當地社區進行聯系。此外，Neoen公司成立了一個執行利益相關者指導委員會，在火災事件發生后24小時內對關鍵組織進行協調?；馂氖录表憫亩喾椒e極參與指導委員會，這有助于從一開始就確保溝通及時、高效、跨組織協調和準確。
除了聯系社區之后，Neoen公司和特斯拉公司還在VBB電池儲能系統發生火災之后和調查過程結束時立即向多個行業、州和聯邦政府部門和機構提交了簡報。這些簡報有助于對電池儲能系統感興趣的能源部門確保能夠直接獲得和了解信息。
大修和修復
2021年7月29日，近一半的Megapacks儲能系統已經安裝完畢，VBB電池儲能項目處于測試和調試階段。在2021年7月30日發生火災事件之后，消防部門人員、監管機構和其他應急響應人員出于預防目的一直留在現場監控，直到2021年8月2日。當時，該現場已移交給火災調查人員?，F場火災調查于2021年8月3日開始，一直持續到2021年8月12日。在此期間，從2021年8月6日開始，現場獲準繼續安裝Megapacks儲能系統，而MP-1周圍的區域仍被封鎖進行調查。2021年9月23日，火災發生后不到兩個月，VBB電池儲能項目重新啟動測試和調試。
修復受損設備
修復和重新安裝Megapacks儲能系統之后，所有的測試和調試工作都順利完成， VBB電池儲能系統在2021年12月8日正式開通運營。
經驗教訓
VBB電池儲能項目的火災暴露了一些不太可能出現的因素，當這些因素結合起來時，導致發生火災以及向鄰近儲能系統的火熱蔓延。在以前的Megapack電池儲能系統安裝、操作或監管產品測試中從未遇到過這些因素。以下總結了這些因素以及對火災的應急響應，討論了從這次火災事件中吸取的教訓，并強調了特斯拉公司為應對而實施的補救措施。
1.調試程序
與調試程序相關的經驗教訓包括：(1)在調試的前24小時內對遙測數據進行有限的監督和監控；(2)在調試和測試期間使用鑰匙鎖開關。這兩個因素阻止了MP-1將遙測數據（內部溫度、故障警報等）傳輸到特斯拉公司的控制設施，并使關鍵的電氣故障安全設備（如火警斷開器）處于功能受限的狀態，從而降低了Megapack儲能系統在電氣故障情況升級為火災事件之前主動監控和中斷電氣故障情況的能力。
與調試程序相關的經和驗教訓包括：
（1）在調試的前24小時內對遙測數據進行有限的監督或監控；(2)在調試和測試期間使用鑰匙鎖開關。這兩個因素阻止了MP-1電池儲能單元將遙測數據（內部溫度、故障警報等）傳輸到特斯拉公司的控制設施，并使關鍵的電氣故障安全設備（如火焰斷路器）處于功能受限的狀態，從而降低了Megapack 儲能系統的能力，沒有在電氣故障情況升級為火災事件之前主動監控和中斷電氣故障情況。
2.電氣故障保護裝置
與電氣故障保護裝置相關的經驗教訓包括：（1）冷卻液泄漏沒有發出警報；(2) 當 Megapack 電池儲能系統通過鑰匙鎖開關關閉時，火焰斷路器無法中斷故障電流；(3) 火焰斷路器可能由于驅動電路斷電而被禁用。這三個因素阻止了 MP-1 電池儲能系統在升級為火災事件之前主動監測和中斷電氣故障條件。
自從VBB電池儲能項目發生火災以來，特斯拉公司已經修改了他們的調試程序，將新的 Megapack 電池儲能系統的遙測設置連接時間從 24 小時減少到 1 小時，并避免使用 Megapack 的鑰匙鎖開關，除非該儲能系統正在維修。
特斯拉公司還實施了多項固件緩解措施，以保持所有電氣安全保護設備處于激活狀態，無論鑰匙鎖開關位置或系統狀態如何，并主動監控和控制高溫斷開器的電源電路。此外，特斯拉公司還增加了額外的警報，以更好地識別和響應（人工或自動）冷卻液泄漏。此外，盡管這一火災事件可能是由冷卻劑泄漏引發的，但 Megapack 其他內部組件的意外故障可能會對電池造成類似的損壞。這些新的固件緩解措施不僅可以解決冷卻液泄漏造成的損壞，還允許 Megapack 電池儲能單元更好地識別、響應、控制和隔離由于其他內部組件故障而導致的電池模塊內的問題。
3.火災蔓延
與火災蔓延相關的經驗教訓包括：(1) 外部環境條件（如大風）可能對 Megapack 電池儲能系統發生的火災產生重大影響；(2) Megapack 電池儲能系統的集裝箱頂部設計有火勢蔓延的弱點。這兩個因素導致將電池艙與電池儲能系統頂部密封的塑料通風口直接受到火焰灼燒，由于火焰和熱氣直接進入電池艙，MP-2的電池發生故障并卷入火災。自從VBB電池儲能項目發生火災以來，特斯拉公司已經設計并通過廣泛的測試驗證了一種硬件緩解措施，通過安裝新的隔熱鋼質通風口護罩來保護通風口免受火焰直接灼燒或灼熱氣體侵入。
排氣罩放置在過壓排氣口的頂部，并將成為新的Megapack電池儲能系統的標準配置。對于現有的Megapacks，排氣罩可以很容易地在現場安裝。在撰寫本報告時，排氣罩已經接近生產階段，不久將在現場進行改裝。
4.Megapack電池儲能系統之間的間距
與Megapack電池儲能系統間距相關的經驗教訓包括：無需更改Megapack的安裝規范，并采用通風屏蔽緩解措施。根據對VBB電池儲能項目火災期間的MP-2電池儲能系統內的遙測數據的分析，在相鄰Megapack發生火災時，隔熱材料可以在15厘米外提供顯著的熱保護。MP-2的內部電池溫度僅增加了1℃，只從40℃上升到41℃，然后在當天上午11:57左右（在火災發生后大約2小時去通信，這可能是由于火災損毀?；饎萋邮怯蓛δ芟到y集裝箱頂部的弱點引發的，而不是由于通過Megapack電池儲能系統之間15厘米間隙的熱傳遞引發的。隨著通風罩緩解措施的到位，該弱點已經通過單元級防火測試得到解決和驗證。這些測試證實，即使電池儲能單元頂部完全著火，過壓通風口也不會點燃，電池的安全相對不受影響，電池內部溫度上升低于1℃。
5.應急響應
從VBB電池儲能項目火災應急響應中吸取的經驗和教訓包括：（1）有效的事故前期計劃非常寶貴，可以減少人員受傷的可能性；(2)與提供商進行現場或遠程協調，可以為應急響應人員提供關鍵的專業知識和系統信息；(3)直接向相鄰的Megapacks儲能系統澆水的效果似乎有限；但是，將消防水應用于其他電氣設備周圍環境的降溫，可能是保護這些設備的有用策略；(4)就應急響應人員的人身安全而言，Megapack電池儲能系統的防火設計與其他電池儲能系統相比具有固有的優勢；(5) 維多利亞州環境保護局(EPA)表示火災發生2小時后空氣質量良好，這表明火災事件沒有引起長期的空氣質量問題；(6)水樣表明火災對消防用水造成重大影響的可能性很??；(7)項目規劃階段的社區參與非常寶貴，因為它使該項目的開發商Neoen公司能夠快速聯系當地社區，并解決當前的問題和疑慮；(8)當火災發生時，在可能的情況下實事求是地與當地社區進行面對面的接觸對于讓公眾了解情況至關重要；(9)參與應急響應的關鍵組織的執行利益相關可以幫助確保多方溝通及時、高效、協調和準確；(10)現場利益相關者之間的有效協調使得事故發生后的移交過程迅速而徹底，受損單元的快速安全地清理，以及現場的快速恢復服務。
綜上所述，VBB電池儲能項目火災事件按照其防火設計和事前規劃進行。它沒有表現出不尋常、意外或令人驚訝的事件（電池爆炸），也沒有對現場人員、公眾或應急響應人員造成任何傷害。它與直接相關的儲能單元進行隔離，對環境的影響很小，沒有對電網運營產生不利影響，并且任務中斷時間很短。
作者：劉伯洵 來源：中國儲能網