国内储能电池的安全防护

• 陈博 2023年10月30日 来源：中研网 238 7
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合理设计多级消防联动方案是储能电站安全的重要保障。通过多层次预警系统、自动灭火装置和联动控制系统的协调配合，能够快速响应火灾威胁并自动启动灭火程序。必要时，还可将告警上报给相关管理部门，专业的消防团队和应急响应队伍使用烟感、可燃气体检测等火灾识别技术

我国工商业储能项目蓬勃发展，新增装机规模达6.9GW/15.3GWh，首次突破6GW功率和15GWh能量。电化学储能因高效率、快速响应和短周期等优势，成为近年最快发展的领域。

然而，尽管储能建设蓬勃发展，但储能安全事故屡屡发生。根据不完全统计，2012-2022年间全球共发生数十起储能电站安全事件。其中，2021年4月在北京丰台大红门储能电站发生的安全事故导致直接财产损失达1660万元，并造成两名消防员不幸丧生。

储能安全问题的广泛影响和严重程度不可忽视。储能安全不仅对人民群众的生命财产安全造成无法预测的伤害，还对储能产业的发展产生严重阻碍，带来技术风险、市场评估风险和社会接受度风险。

对于以储能建设运营方为代表的各方投资者而言，在追求发展的同时，应更加关注储能安全问题！各方应共同努力，协同建设更安全的储能系统，为储能产业的可持续健康发展创造更有利的条件。

由于储能建设涉及多个相关方，因此本文将从储能建设运营方的角度出发，探讨储能系统的安全防线可以从哪些方面构建。

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一、电池预警技术

对于电池预警的技术要求，主要包括能够判断电池异常状态，并根据电池异常状态的严重性进行分级报警，同时，要减少误报。

根据锂离子电池燃烧爆炸过程及现象分析，建立了涵盖易燃性、释热性、烟气毒性的综合评估指标体系，系统反映电池火灾造成的可能安全风险，制定了电池危险等级分级表，进行以温感、烟感和火感相结合的火灾报警策略。

磷酸铁锂电池发生火灾时可分为早期阶段、可见烟阶段、火焰阶段和高热阶段。温控失效情况通常持续一段时间后，电池模组达到一定温度，才会发生电池冒烟现象，中间间隔温升累积时间较长（数小时、半天或更长）。储能电站多采用少人运维、无人运维运行方式，对储能电池异常状态难以及时发现。为此，在储能电站安全设计中加入储能电池热失控预警模块，可有效提升少人、无人值守储能电站的安全性。热失控预警模块通过传感器将电池管理系统实时监测到的电压、电流、温度等参考量逐步上传，并通过上级管理单元进行汇总、评估和仲裁；针对磷酸铁锂电池的燃烧属性，采取气体传感器检测可燃气体（氢气、甲烷、一氧化碳等）、烟雾等参数，在事故可见烟阶段进行预防检测。当电池温度超过温度阈值，或者检测到可燃性气体、烟气时，上级管理单元将通过电池能量管理系统发出指令使系统停机，杜绝热失控发生

二、电池安全防护技术

对于电池安全防护的技术要求，主要包括抑制故障电池对被动电池的热冲击，并引导电池燃烧爆炸释放能量快速排出，降低电池燃烧爆炸对模块机械结构的物理冲击。

采用阻燃隔热材料，以EPDM为主体,加入功能添加剂，提高隔热性能。基于此隔热材料，进行了电池组结构设计，因为加入阻燃隔热材料，会对电池组的散热造成影响。因此，如何平衡隔热和散热之间的关系是非常重要的。

三、电池消防安全技术

对于电池消防安全技术主要是要开发电池火灾专用灭火技术，要研发具备良好吸热特性和绝缘性能的电池火灾专用灭火介质，开发与电池火灾特性匹配的灭火技术，灭火技术必须具有良好的灭火效果，快速灭火，长时间（24h）抑制复燃，减少对其它未起火电池和电气设备的损害，减少经济损失，同时，灭火剂要成本低，无二次污染，环境友好。

目前所采用的灭火技术主要是针对电池火灾发生初期扑灭火灾的措施。如果火灾扩大到大规模爆炸燃烧时，必须及时采取外部消防措施，因此，储能电站及储能集装箱应该设计预留外部消防进水通道。

在储能系统运行期间，如果系统的热管理失效或发生其他无法自主修复的严重故障，PCS停机是最后的应对措施。PCS停机后，需要进行人工排查与修复，这是阻止明火爆炸的最后一道防线。为了确保PCS停机命令的可靠执行，需要进行多重冗余设计。例如，可以采用EMS通信命令、BMS干接点动作、总直流断路器直接脱扣等方式来下达停机命令，以最大程度地保证命令的执行可靠性，从而保证系统的安全运行。

合理设计多级消防联动方案是储能电站安全的重要保障。通过多层次预警系统、自动灭火装置和联动控制系统的协调配合，能够快速响应火灾威胁并自动启动灭火程序。必要时，还可将告警上报给相关管理部门，专业的消防团队和应急响应队伍使用烟感、可燃气体检测等火灾识别技术进行干预，同时采用隔离设计和自启动消防设施来阻止火势的扩散。另外，为了应对可能发生的事故或异常情况，相关建设方需要加强维护巡检工作，并制定详细的日常巡检清单和应急处置流程。一旦发生储能设备事故或异常告警，业务运维人员应及时上报给主管，并采取相应的应对措施。

（1）储能设备的安全巡检是确保其正常运行和安全性能的重要环节。通过对电池监测、冷却系统、电气设备、消防系统、环境监测、防护系统、通风系统和消防设备等一系列设备和系统进行定期巡检，可以及时处理储能设备的异常情况。同时，巡检工作的记录可以为后续的运维工作提供参考和数据支持，有助于优化设备的维护和管理策略。当发现系统的健康状态较差时，应主动申请人工维护，以确保储能系统的健康运营。

（2）应急处置通过制定详细的应急处置流程和角色分工，可以在储能设备发生事故或异常情况时快速、有效地采取应对措施，最大限度地减少安全风险和设备损害，确保储能系统的稳定运行。同时，记录和总结应急处置过程也有助于后续事故分析和完善预防措施。

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