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飞轮储能安全警示录

日期:2022-06-17    来源:新型储能资本公众号

国际储能网

2022
06/17
10:50
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关键词: 飞轮储能项目 储能安全 飞轮储能

2022年有望成为飞轮储能的元年。

根据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会产业政策研究中心不完全统 计,今年2-5 月飞轮储能项目 18 个,其中调频项目 14 个,UPS 项目 4个,轨道交通项目 1 个。因此行业预计,2022年飞轮储能的落地市场规模可达几百MW。

这意味着飞轮储能进入了快车道。在行业高速发展的同时,安全问题同样值得高度重视。

知往鉴今为此,我们回顾了飞轮储能历史上曾经发生的一些安全事故。根目前见诸公开资料的安全事故主要是国内两起,国外暂时没找到案例(欢迎读者诸君补充)。

一、 2021年安全事故概况

根据微博@北京顺义 通报:2021年8月18日上午10时30分左右,在北京市顺义区马坡镇北京某能源发展有限公司内进行的飞轮科技实验过程中,实验设备意外脱落击中该公司员工,2人不幸遇难、2人重伤,伤者已第一时间送往医院救治。区应急指挥中心接报后,立即组织相关部门及马坡镇政府进行应急处置,意外事件的原因正在进行调查,不幸遇难人员善后及家属抚慰工作正在开展。

天眼查显示,该公司作为一家军民融合、航天技术转民用的高新技术企业,已开发出国际领先、具有完全自主知识产权的系列化飞轮储能技术和产品,是目前国内最优秀的飞轮储能技术提供商。公司致力于以飞轮技术为核心,针对不同领域的客户,提供绿色、高效和安全的合同能源管理、节能改造、清洁能源开发等全方位体系性解决方案和衍生服务。

2021年8月20日,北京市顺义区政府发布了情况通报。重伤的两人中1人经医院全力抢救无效,于8月19日下午死亡,另1人目前生命体征平稳,已转往病房治疗。另有3人轻伤。截至目前,该事件已造成3人死亡。相关负责人已被公安机关控制,事件原因在进一步调查中。

此后官方没有做进一步的通报。

二、2016年安全事故报告

2016年3月27日11时30分左右,隶属某集团的北京某科技有限公司组织人员在大连船舶重工集团二工场在建30万吨油船上进行工信部“采用飞轮储能技术太阳能在油船上的应用技术研究”科研项目的 “储能飞轮器”调试过程中,储能器的飞轮发生炸裂,将一名调试人员砸伤致死。

(一) 、事故基本情况

1、事故相关单位和个人情况

(1) 某集团有限公司,1998年在保定市工商行政管理局注册成立的有限责任公司;经营范围:生物质能及太阳能技术开发、技术咨询;光伏节能技术研发、技术服务等。

(2) 北京某科技有限公司,某集团的子公司,经营范围:技术推广服务;销售机械设备。企业没有建立职业健康安全管理体系。

(3) 保定某装备有限公司为北京某科技有限公司的子公司,经营范围:能源科技技术的研发、技术咨询及服务、磁悬浮储能飞轮生产、制造、销售。 (4)李某(死者),男,29岁,研究生学历。在北京某科技有限公司从事控制工程师工作。

2、体系认证情况

北京某科技有限公司没有建立职业健康安全管理体系。

3、事故背景(飞轮储能技术的应用)

(1) 2013年3月,哈尔滨工程大学、某集团公司、大连船舶重工集团有限公司(以下简称大船重工) 依据《工业和信息化部财政部关于自升式钻井平台设计制造信息化管理技术研究等8个项目立项的批复》,共同承研高技术船舶科研项目太阳能在油船上的应用技术研究,哈尔滨工程大学为项目牵头单位;某集团负责太阳能与传统船舶动力系统的并网测控技术研究,研制出适合油船的飞轮储能系统装备和并网电力管理系统并提供实船验证所需的船用专用组件一套;大船重工负责实船工程中光伏系统的固定支架(或基座)的设计、制作及安装并提供实船。

(2) 某集团将该科研项目的核心部件储能飞轮的设计与调试交由北京某科技有限公司完成,制造与安装交由保定某装备有限公司完成。3月7日,储能飞轮完成制造与调试,通过了中国船级社的船用产品试验并颁发了《船用产品试验证书》。

(3) 储能飞轮主要参数:由壳体、旋转飞轮、电机、陶瓷轴承和真空系统等组成,体积1.06立方 米;整机重量1450公斤;旋转飞轮重量308公斤;额定转速15000转/分钟,由储能变流器和控制柜进行 控制。工作原理:电机作电动机运行驱动旋转飞轮升速,将电能转换成机械能;旋转飞轮带动电机作发 电机运行,旋转飞轮降速,将旋转飞轮储存的机械能转换成电能。旋转飞轮的升速和降速,实现了电能 的存储和释放,即充电与放电。《储能飞轮使用说明书》和《储能飞轮安全操作规程》规定真空度 50Pa以上不允许启动储能飞轮,设备正常运行要求真空条件应保持在5~20Pa。

(4) 2016年3月6日,北京某科技有限公司成立太阳能在油船上的应用试验项目组,由北京某科技公司副总经理赵某某任组长负责组织、协调和安全管理等全面工作,控制工程师李某、秦某某负责系统调试,保定某装备有限公司员工任某某、王某某、田某某、胡某某等负责设备安装。

(5) 大船重工将正在建造的30万吨原油船70#船作为该科研项目的实船。3月23日,保定某装备有限公司员工任某某等人将储能飞轮(QFFL3-30/240)安装固定到30万吨原油船70#船舵机室的基座上, 船舵机室位于驾驶室下第二层,可从右舷处舱门顺斜梯进入舵机室,舵机室船尾方向隔壁是锅炉室,舵机室船头方向的上一层是主配电室,两室之间有斜梯相连。

4、事故经过

3月27日上午8时左右,某船舶有限公司的勤杂工马某某、王某某等到舵机室内靠船头方向距储能飞轮10米左右的电缆配箱绑电缆标签。9时左右,北京某科技有限公司副总经理赵某某带领控制工程师李某、秦某某和保定某装备有限公司的员工任某某等人进入油船70#船舵机室,进行储能飞轮调试前的检查和准备工作。10时左右,任某某完成测试前检查和准备工作,任某某启动真空泵,储能飞轮进行抽真空,10时30分,真空抽到接近5000Pa时,观察真空系统正常后赵建平和任占强离开舵机室,到主配 电室进行太阳能并网调试,控制工程师李某、秦某某两人在舵机室进行调试,李某启动储能飞轮,此时储能飞轮内真空度为5000Pa,两人站在储能飞轮的西南向距储能飞轮5米的位置谈论调试情况,10时 38分,储能飞轮升速至9600转/分时发出一声巨响,储能飞轮解体,碎片四处飞散,秦某某感到腿部一 热,下意识地跑向锅炉室墙边护栏后面蹲下,李某跑向斜梯的方向,秦某某看到储能飞轮已解体,观察 一会后跑到主配电室配电柜处关上电闸,并告诉在此进行太阳能并网逆变设备检测的赵某某,赵某某等人进入舵机室,发现李某仰躺在舵机室斜梯处缆绳堆放区的隔板下,头朝船尾方向,面侧向船右舷,脑部受伤出血,赶紧打电话求援,将李某紧急送到市中心医院,经抢救无效死亡。 秦某某的双腿、马某某的左腿和王某某的右腿处被残片击中,送至医院治疗,检查均为皮肉伤,未伤及骨头和神经。

5、现场勘察情况

事故发生后,调查组调取了相关资料并对现场进行了勘察,情况如下:

(1) 储能飞轮型号QFFL3-30/240;出厂编号160300001;出厂日期2016年3月;壳体主体固定在 安装座上,壳体主体与上端盖的一圈连接螺栓全部断裂,上端盖飞出距壳体主体北端西侧7米处,储能飞轮壳体内有研磨的金属和陶瓷碎屑;壳体的北侧面和西侧面各有被击穿向外翻卷的一个洞,储能飞轮 内的转子和陶瓷轴承等构件的碎片散落在舵机室的各个角落。舵机室内的几处角铁支架被碎片击穿,并有碎片击穿舵机室与锅炉室的隔墙后,击穿锅炉,镶嵌在锅炉内。

(2) 舵机室入又斜梯处南侧靠西缆绳堆放区的隔板下有大量血迹,入又斜梯下有安全帽,已破裂。

(3)储能变流器和控制柜都已损坏,控制柜上的显示屏都已损坏,真空数值表无显示。

(二) 、事故原因分析及性质

通过现场勘察,调查取证,询问有关人员和专家鉴定及现场照片等相关资料,认为:

1、直接原因 北京某科技有限公司控制工程师李某,在3月27日的调试过程中,系统真空条件超出设备正常运行要求的真空条件(应保持在5~20Pa),高速旋转的飞轮转子与空气摩擦发热,导致缸体内气体迅速膨胀形成正压力,转子由于发热导致变形引起动平衡破坏而失稳,加剧设备运行状态的急剧恶化,引起飞轮系统破坏,导致储能飞轮瞬间解体。

2、间接原因 北京某科技有限公司,对员工的技能培训教育不到位,作业人员违反设备工艺要求和安全操作规程; 储能飞轮产品没有设计安装安全联锁装置,存在设计缺陷,试验项目管理不善,未制定和实施飞轮调试过程中的监护和预防措施。

3、事故性质 经调查认定,北京某科技公司“3?27”机械伤害事故是一起生产安全责任事故。

(三) 、事故责任分析和对事故责任者的处理意见

根据《安全生产法》的相关规定,市安监局对负有主要责任的北京某科技有限公司及1名事故责任人进行罚款处理,合计罚款26.2万元,其他责任人员由涉及单位处理。

(四) 、预防事故重复发生的措施

事故发生后,市安监局要求北京奇峰有限公司采取如下防范事故重复发生的措施:

一是应对飞轮调试运行中的安全风险进行辨识,设计并安装相应的安全装置,提高设备的本质安全 水平;

二是要针对试验项目的特点,制定了相应的安全规章制度和安全操作规程,并对参加试验的15名人员进行了重新培训;

三是应严格现场管理,加强各种危险作业的管理,完善安全防护措施,设置必要的安全警示标示,加强检查考核;

四是快完成职业健康安全管理体系认证工作,提升企业安全管理水平。目前该公司已与莱茵检测认证服务(中国)有限公司按照相关程序进行职业健康安全管理体系认证工作。


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