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CNESA原创 | 储能消防技术路线探讨

在 2023-02-28 发布

文 | 中关村储能产业技术联盟唐亮

随着储能技术不断取得突破，商业模式不断创新，政策标准不断出台，为储能产业高速发展提供了强劲支撑，行业持续保持高速发展态势。

根据中国能源研究会储能专委会/中关村储能产业技术联盟（CNESA）全球储能数据库的不完全统计，2022年，国内新增投运新型储能项目装机规模达6.9GW/15.3GWh，功率规模首次突破6GW，能量规模首次突破15GWh，与2021年同期相比，增长率均超过180%。单个项目规模与以往相比大幅提升，百兆瓦级项目成为常态，20多个百兆瓦级项目实现并网运行，规划在建中的百兆瓦级项目数更是达到400余个，其中包括7个吉瓦级项目。

高速发展同时，储能产业仍面临诸多安全隐忧。2022年，美国、韩国、中国等发生超过十起储能电站事故，澳大利亚、德国等还发生数起户用储能事故，引起社会广泛关注。《“十四五”国家安全生产规划》中强调要严密防控电化学储能站等新技术新产业新业态安全风险。《国家能源局综合司关于加强电化学储能电站安全管理的通知》中将项目法人列为安全运行责任主体，从规划设计、设备选型、施工验收、并网验收、运行维护、应急消防处置能力提出安全管理要求。

在储能系统中，锂离子电池一旦发生热失控，其产生的可燃烟气极易被点燃，从而造成起火、爆炸事故。大规模锂离子电池储能系统的扑救存在高电压大电流、火灾易复燃、火场毒性大、爆炸风险高等特点，消防扑救较为困难，容易导致应急处置人员伤亡。

由于锂离子电池自身物理化学性质所带来的危险性，锂离子电池本质安全提升、储能场所安全风险评估、火灾防控技术、灭火系统研发等均成为研究热点。特别是如何提前预警探测锂离子电池事故，并有效扑灭火灾，防止火灾扩散蔓延，减少火灾损失和人员伤亡，显得尤为重要。

针对锂离子电池热失控预警问题，大量研究从电池温度以及实时检测电池产生的特征气体等方面提出了不同的方案。研究表明锂离子电池热失控产生的气体，主要为CO2、CO、H2、C2H4、CH4、C2H6等。有研究从H2提出了提前预警方案，也有将H2、CO、CO2作为一级预警，将HCl、HF作为二级预警的多级预警方式。通常项目中会配备气体、烟感、温感探测器实现热失控和火灾预警，此外还配备摄像头来辅助判断安全状况。然而，相关方案的有效性还没有可靠的数据支撑；为了保证预警的可靠性，防止预警装置误判(如气体传感器零点漂移和温度漂移导致探测精度下降)，选取哪些装置作为消防必备手段仍没有统一标准。有必要发展多信息融合的探测、预警技术，克服单一信号探测的不足，提升预警探测的及时性、准确率。

针对锂离子电池火灾灭火方法，有大量研究针对干粉、水喷淋、七氟丙烷、全氟己酮等常用灭火剂的灭火效能开展验证。

干粉灭火剂及气体灭火剂降温效果较差，并不能阻止电池的热失控；

水喷淋灭火可明显降低电池温度，但一旦停止喷淋，电池极易再次发生热失控；

七氟丙烷能够扑灭明火，但并不能做到快速降低体系温度从而阻止锂电池的热失控，因而易发生复燃及爆炸；

全氟己酮可以快速扑灭明火，具有一定的冷却效能，但若不能保持一定灭火剂浓度和足够的浸渍时间，无法抑制磷酸铁锂电池的热失控；

液氮消防系统可以在极端条件下快速响应灭火，有效降低电池温度以阻止热失控，但目前未见工程样机，未能广泛应用。

为确保火灾能得到控制，一般项目为配置消防水作为最后的应急处置手段。

同时，现有研究对象多为锂离子电池单体电芯、模组，缺乏针对系统、项目级的实验研究，需要结合储能系统的结构布置，开展针对系统级别的热失控、火灾特性研究及灭火系统有效性研究，分析锂离子电池在储能系统中的热失控早期征兆、火灾特性，验证预警系统、灭火系统在系统级别热失控火灾中的效能，制定科学、合理、经济的消防设计参数要求，为消防安全事故的预防提供可靠保障。

为进一步推动储能系统消防技术的研究与发展，2022年3月17日，由中国消防协会消防电子分会、中关村储能产业技术联盟共同主办的2023第一届储能消防安全产业创新发展高峰论坛将于上海召开。论坛将邀请消防研究所、电力设计院、储能集成商、消防企业和科研院所等，针对目前困扰储能产业消防措施的难点痛点开展交流探讨，以期进一步推动储能产业安全发展。欢迎感兴趣的行业同仁扫描下方二维码报名。

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