一、事故概况

2019年4月19日17时48分，美国亚利桑那州Surprise市，APS公司运营的McMicken变电站内一套2MW/2MWh锂离子电池储能系统发生火灾，并在约两小时后发生爆炸，导致4名消防人员受伤，其中2人长期未能重返工作岗位。该系统基本被完全损毁。

涉事储能系统由AES公司提供设计、集成、采购、施工和运维服务，于2017年3月14日正式投运。系统采用LG Chem的镍锰钴（NMC）袋式电芯（型号JP3，64Ah，0.24kWh），共计10,584个电芯，配置为27个电池簇。系统配备Novec 1230清洁剂灭火系统，用于消防保护。

二、事故演进过程

2.1 热失控起始

事故当天，储能系统正常运行，白天充电、夜晚放电。APS收集的数据显示，4月19日下午5点之前，电池组电压在一个充电周期内突然下降，随后不久电池开始出现热失控现象。

DNV GL的调查确定，热失控始于一 个0.24kWh的NMC袋式电池，该电池存在内部缺陷，很可能是电池内部枝晶生长导致端子之间发生短路。

2.2 级联热失控

烟雾探测系统启动后，消防系统按设计及时响应并开始灭火，但不足以阻止级联电池组的热失控。电池机架中电池之间的热传递导致起火，而由于电池之间缺少阻止或减缓扩散的物理屏障，热失控在机架内迅速蔓延。

2.3 可燃气体积聚

热失控持续约三个小时。在此期间，受损电池持续释放大量可燃气体，在集装箱式储能设施内部积聚。系统未安装气体传感器，无法监测可燃气体浓度变化。

2.4 爆炸发生

热失控开始约三小时后，消防人员打开集装箱式电池储能设施的大门。内部积聚的大量可燃气体与进入的氧气混合，接触火源后发生爆炸。爆炸导致侧门和后门以及其他碎屑被冲击波冲出。

三、根本原因

3.1 主因认定

APS委托DNV GL撰写的最终技术报告（2020年7月27日发布）指出，事故的根本原因是一个电芯内部的缺陷引发了最终的火灾和爆炸。DNV GL储能团队负责人Davion Hill在报告中指出，“广泛的级联热失控事件始于这个电池储能系统中LG Chem公司提供的一块电池”，该0.24kWh镍锰钴（NMC）袋式锂电池发生热失控故障，据分析是其内部缺陷造成的。

3.2 加剧因素

报告同时指出多项加剧事故严重性的系统性问题：

1. 缺乏隔热屏障：电池单元之间缺少阻止或减缓热失控扩散的物理屏障。

2. 灭火系统局限：Novec 1230清洁剂灭火系统按设计启动，但无法阻止电池内部的级联热失控。

3. 无气体监测：系统未安装气体传感器，无法监测可燃气体在集装箱内的积聚情况。

4. 应急响应局限：消防人员对储能系统内部材料、持续监测措施和详细应急预案缺乏充分了解。

3.3 责任争议

值得注意的是，电池生产商LG Chem对DNV GL的结论提出异议。LG Chem委托Exponent公司进行独立调查，认为外部热源（例如外部电弧）可能是真正的起火原因。LG Chem在提交给亚利桑那州公司委员会的信函中表示，“根据科学严谨程度，以及相关同行评审的文献，排除了DNV-GL提出的引发火灾原因”。LG Chem还指出，APS调查报告的作者并未在现场进行实地考察或进行取证分析。APS公司拒绝对LG Chem的异议发表评论。

四、事故调查报告的核心建议

APS委托DNV GL撰写的最终技术报告于2020年7月27日正式发布。报告提出了以下核心建议：

1. 消除爆炸性气体积聚：改造系统设计，增加通风和气体传感装置，防止可燃气体在集装箱内积聚到危险浓度。

2. 增加物理隔热屏障：在电池单元之间安装隔热屏障，减缓或阻止热失控在机架内的传播。

3. 改进运营和应急响应：改进运营人员处理电池故障的方式，加强应急培训；在系统调试前和调试期间进行危害评估，并对运营和应急响应人员进行相应培训。

4. 更新标准和法规：直接解决储能系统中热失控问题的标准和法规要求。

UL消防员安全研究所（FSRI）于2020年7月29日发布了独立调查报告，对事故中消防人员的处置行为进行了分析，结论认为如果进行更多培训，可以避免消防人员受到严重伤害。FSRI研究副总裁Steve Kerber建议采取多项措施，包括：与当地消防人员一起制定应急行动计划、在所有电池储能系统安装中要求具有电池材料的标牌、进行全面测试以确定最有效的灭火和防爆系统。

五、对NFPA 855 2026版的影响

5.1 爆炸控制策略的根本性转向

McMicken事故对NFPA 855 2026版最核心的影响，是推动了爆炸控制策略从“泄压”向“预防”的根本性转向。

在2023版及之前的版本中，NFPA 855允许采用两种爆炸控制策略：一是依据NFPA 69的爆炸预防（通过主动通风等手段防止可燃气体达到危险浓度），二是依据NFPA 68的爆燃泄压（通过泄压板等装置在爆炸发生后释放压力）。McMicken事故暴露了NFPA 68泄压策略的根本缺陷——它只能“管理”爆炸后果，却无法阻止可燃气体的积聚和爆炸本身的发生。

2026版NFPA 855做出了明确调整：NFPA 69成为主要的爆炸控制标准，NFPA 68不再被接受作为主要的爆炸控制策略。更新的标准要求所有锂离子BESS安装必须包含依据NFPA 69设计的爆炸控制和预防措施，或通过安装级别的火灾和爆炸测试及工程评估来支持。这一变化“反映了向主动预防和控制危险气体积聚的转变”。

Phoenix消防局副局长、NFPA 855委员会成员Brian Scholl在事故后的总结中明确指出：“McMicken告诉我们，仅靠清洁剂灭火系统是不够的……我们肯定需要爆炸控制。 ”

5.2 可燃气体浓度降低系统的强制要求

2026版NFPA 855引入了对可燃浓度降低（Combustible Concentration Reduction, CCR）系统的强化要求。这些系统旨在限制热失控期间危险气体的积聚，必须能够在故障条件下保持运行，并且必须基于测试数据（如UL 9540A）考虑气体成分和体积、局部体积爆燃场景以及互连ESS单元之间的危险气体迁移。

5.3 危险缓解分析（HMA）成为强制性要求

McMicken事故推动NFPA 855 2026版将危险缓解分析（HMA） 变为几乎所有BESS安装的强制性要求。HMA必须证明：火灾将在耐火等级持续时间内被控制在无人ESS房间内；爆燃危险通过爆炸控制系统得到解决；运行期间可燃气体浓度不超过爆炸下限（LFL）的25%。

HMA的分析内容包括热失控的引发和传播评估、危险气体的产生和扩散评估、爆燃和爆炸潜力分析、探测/抑制/通风系统评估以及隔室化策略审查。这一要求“代表了范式转变”，不再基于规模或位置给予豁免。

5.4 UL 9540A大规模火烧测试的强制化

UL 9540A第六版（2026年3月发布）将大规模火烧测试（LSFT） 从可选升级为强制要求，并与NFPA 855 2026版深度对齐。NFPA 855 2026版明确将大规模火灾测试列为强制性要求。

这一变化直接回应了McMicken事故的教训。早期UL 9540A测试主要依赖电芯或模块级别数据，但McMicken事故表明，热失控气体的产生、积聚和爆燃行为在系统级别才真正显现。LSFT要求在安装级别评估气体成分、扩散和爆燃风险，为“通过主动通风维持气体浓度低于安全阈值”的预防策略提供了可验证的工程数据基础。

5.5 与事故统计数据形成合力

EPRI的BESS故障事件数据库分析显示，仅有11%的储能事故是由电芯或模块故障直接引发的，而65%的事故可归因于电池的操作和集成问题。这一数据从风险认知层面进一步推动了转向，促使NFPA 855 2026版将爆炸控制的焦点从“防止电芯失效”扩展到“管理整个系统在故障条件下的气体产生与积聚行为”。