消防讨论：北京大火，储能电站是怎么爆炸的？

4月16日，北京南四环一个储能电站发生爆炸，2名正在灭火的消防员牺牲，1名消防员受伤，另有1名单位员工失联。这事儿在消防圈、储能圈引起了广泛的讨论，那么，储能电站为什么会爆炸呢？

1、为什么在家居市场里面有个（电化学）储能电站？

（1）电很重要。电的重要性大家都清楚，没电，几乎啥也干不成。但是长期以来，单位用的电，都是通过电线来的，如果电线那头的发电厂出了问题、或者电线出了问题、或者电力供应紧张的时候（举个例子：最近，美国得州由于一股冷空气正穿过该州，风力和太阳能发电受到了限制，同时发电机组正停机进行定期维修工作，电力供应料出现紧张现象。结果呢，现货电价一度飙涨逾3300%，在该州的某些地区，电力批发价格上涨了10000％），那单位就没电用了，事也办不成了。

（2）电怎么能够储存起来。把电存起来，关键时候就能用得上，或者，能省钱。那怎么储存电呢？其实有很多办法，比如我以前工作过的地方有个抽水蓄能电站，就是在山上建个水库，在山下再建个水库，晚上用电少的时候，电费便宜，这时候就用电网的电把山下的水抽到山上来，白天的时候，用电的单位多了，电不够用了，电费也贵了，就把山上的水排到山下去，这中间有个水力发电机，排的过程就发电了。这个过程，就相当于把电（变成水）储存起来了。

（3）电化学储能电站。用抽水来蓄能，这个办法有很多制约，不是每个地方都能有山建水库的。这就有了电化学储能电站，也就是用可充电的电池储存电能，这当然是基于这些年来锂电池技术的快速发展。现在这事在全世界火得很，各国都在拼命研究，最近几年上马了很多项目。中国自然不甘落后，各个部门出台了很多文件大力扶持，从2016年到2017年6月底，我国新增在建和投运的电化学储能装机规模达到1.35GW，是2000年至2015年累计装机规模的9.6倍，这两年的发展速度更快。

（4）北京南四环这个，就是在这种背景下出来的。这个电化学储能电站，2019年3月投入运营，项目一期日售电能力超过4万度，相当于在城市中心建设了一个小型电厂。“该项目在全球范围内创造了四个应用技术第一：用户侧最大规模储能电站、城市中心最大规模充电站、第一个直流光储充一体化项目、第一个区域直流增量配网项目。”据“北京福威斯”微信公众号介绍，该电站整个供电范围主要包括集团办公区、大红门商场、宝燕商城、华纳影城、卫人医院、汉庭酒店、消防博物馆、中石油加油站、比亚迪汽车4S店、北汽出租车换电站、钰田缘餐饮酒店等，还供了很多电动汽车充电桩。

2、电化学储能电站为啥会爆炸呢？

（1）先看一下储能电站的基本构成和原理 

（2）主要的问题是电池。北京的这个电化学储能电站建设有25MWh的磷酸铁锂电池储能。锂离子电池现在有两种主流形式，三元锂电池和磷酸铁锂电池，北京储能电站使用的是磷酸铁锂电，安全性虽然相对更高，但依然会存在热失控的现象（产品因素、环境因素、安装因素，也有些电池本身是二手的，也就是动力电池退役后再次使用的）。当磷酸铁锂电池热失控时，电解液中会析出很多易燃易燃爆的气体，比如一氧化碳、氢气、乙烯、甲烷、乙烷、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等，这些气体与空气混合形成了爆炸性混合物，遇火源即会发生剧烈爆炸。

（3）电化学储能项目爆炸已经有很多次了。据统计，在过去的一年中全世界此类储能电站发生火灾超过30起。2017年8月-2019年6月，韩国发生了23起锂电池储能项目的火灾，就在今年4月6日下午，韩国又一光伏电站的储能系统起火，共造成约4.4亿韩元损失。其他各国包括我国的江苏、北京都发生过储能电站火灾。

（今年4月6日，韩国）

2019年4月19日，美国亚利桑那州发生电池储能项目爆炸，导致4名消防员受伤，其中2名重伤，发生事故的时间节点如下： 

爆炸的原因分析：按照设计，当灭火系统启动时，空调会被关闭，从而使喷出的灭火气体得以集中。当集装箱门被打开时，可燃混合物接触到热源（很可能是15号电池簇中余热的电池），引起爆炸。 

3、消防员要注意些啥？

（1）要认识到电化学储能电站火灾或故障时，随时可能会爆炸。这个确实没办法，目前受技术制约，还没有好的办法不让电池室发生爆炸（快速释放的易燃气体，空气，火源都具备）。这个爆炸主要是混合气体爆炸，所以，没看到火，只看到烟（其实里面有很多就是混合爆炸气体），也许会更加危险，这时候就差个火源，或就差些空气了。

（2）处置时要注意做好防爆准备。在前往现场处置时，与电池室保持足够的安全距离，防止爆炸伤亡。没有十分把握的情况下，不得进入电池室，不得打开有关的门或窗户，防止给现场生成爆炸性气体环境，或给现场提供点火源。同时，还要与储能单位建立密切联系，请他们切断充电（从电网给电池的），从而确定是否能射水，避免盲目射水导致短路打火或其他意外事故。

（3）应进一步研究事故处置流程。如何进入现场，如何排除现场的烟气和易燃易爆气体（有无排风机），如何防止点火源的产生，如何抑制电池的热失控（向哪儿射水，一般来说是某块电池或电池组先热失控，如何能做到靶向射水，因为射水到其他地方都没有啥用），以上这些均需要组织专业人员认真研究。 

4、电化学储能电站的消防安全应引起更多的关注

（1）这种电站正在快速增多。近年来，储能已在电网调峰调频、分布式发电及微电网领域展现出广阔的应用前景。目前，我国已是全球最大电化学储能的应用市场，不少业内人士表示，未来10年的下一个确定性蓝海行业就是储能市场。这也就是说，尽管有问题，但好处远远大于坏处，电化学储能电站的发展势不可挡。

（2）储能电站的消防措施要进一步加强。电池室的防火设计（自动报警系统、防火间距，耐火等级，防爆设计，排风排烟，防火墙等）要充分考虑火灾、爆炸情形，最大限度地控制成灾；灭火设施（气体灭火、水灭火）要充分考虑灭火和抑爆，特别是当前没有很合用的灭火剂，既能灭火，又能控制复燃（热失控），射水的话需要很大的水量和时间。

（3）消防理念应贯穿于储能电站的全领域。电化学储能电站的应用领域在迅速扩大，包括发电侧、用电侧的储能场景越来越丰富，有火灾爆炸风险的区域涉及到电池室、变电室（逆变器室）等多个部位，消防应与专业领域人员结合，共同研究解决有可能存在的消防安全问题。

本次火灾和爆炸的原因仍然有待于官方调查，爆炸也有可能是电站内其他设备（如变压器）引起，但电池室的可能最大。本文仅作为旁观者进行了分析，不当之处请指正。