储能电站消防安全的思考

北京市应急管理局近日正式公布“4.16集美储能电站火灾事故”的调查报告。调查报告显示，起火直接原因系电池间内的磷酸铁锂电池发生内短路故障，引发电池热失控起火，事故产生的易燃易爆组分通过电缆沟扩散，与空气混合形成爆炸性气体，遇电气火花发生爆炸。

调查历时半年之久，对事故的来龙去脉进行了科学严谨的分析并得出结论，对行业的健康持续发展具有深刻的借鉴和指导意义。事故发生后，多个执行中的项目也因此放缓脚步，已投运的多个项目也暂时被停运，消防安全成为行业刻不容缓、不容回避的问题。

随着双碳目标的推进，磷酸铁锂电池为主的电化学储能电站装机容量呈现“倍增式”增长态势，但由于磷酸铁锂电池热失控着火后难以抑制其复燃的特点，消防安全成为行业内的最大难点之一，同时相关的规程规范也较为缺失，储能电站的安全运行压力和安全隐患明显增加，安全问题始终是悬在行业头顶的“达摩克利斯之剑”。

安全问题引发行业包括国家层面的广泛关注，为此，国家发展改革委、国家能源局起草了《电化学储能电站安全管理暂行办法》，从项目准入、质量管控、施工验收、应急处置等方面规范储能电站的安全管理工作，提出了包括建立健全储能电站备案制度、委托具有专业储能检测资质的机构对安全相关的核心部件或单元开展到货抽检、投运前应通过消防验收等要求。

电池发生燃烧爆炸的根源在于电池热失控，诱发电池热失控的原因主要有两类：

一类是电池内部原因，比如电池制造过程中引入的电芯内缺陷，或者电池在长期使用过程中由于充放电制度和环境因素使电池老化，电芯内部产生了枝晶锂，或者是电池管理系统策略不当，触发了电池内短路。

另一类是电池外部原因，电池外部的电、热冲击，作用到电池本体上都会使电池内部出现不可逆的放热反应。如果在电池储能系统集成过程中，没有严格按照相关标准对储能电池提出门槛性的安全性能要求，出现电池选型不当，电池的基本安全质量都无法确认和保障。

磷酸铁锂电池发生热失控后，会产生氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体，当达到一定浓度后，与空气中的氧气结合，在达到一定的温度时就会触发火灾甚至爆炸。为此，储能电站需制定严格的消防措施，例如配置可燃气体探测器、采用更有效的消防介质，制定更完善的消防联动措施。

出于消防安全考虑，储能设备以户外预制舱布置为主，“预防为主，防消结合”是储能电站的核心安全理念，行业内的领跑者也在积极开发新一代安全产品，例如远景能源的新一代液冷储能设备就是其中的典型代表。

通过配置PACK级的全氟己酮消防系统，全氟己酮相对目前广泛使用的七氟丙烷，具有更好的降温性能和环保适应性。针对每个电池模块配置复合型探测器（监测温度、CO、VOC等）和灭火介质喷头，同时制定完善的联动措施，全氟己酮灭火系统与电池管理系统、火灾探测器、可燃气体探测器、空调、排风系统联动，具备自动、手动和远程的启动模式，保障储能设施的安全运行。