儲能消防配置迎來重大變化，電池模塊級消防或成為趨勢

　　近年來，磷酸鐵鋰電池儲能的消防安全問題備受關(guān)注。盡管相對三元鋰等電池，磷酸鐵鋰電池的熱失控風險較低，但其僅僅是相對安全，并非絕對安全，而安全問題追求“萬無一失”。

　　磷酸鐵鋰電池由于其化學燃燒反應機理，具有高度的復雜性，技術(shù)難度很大，特別是如何抑制電池的復燃是行業(yè)的難點，國內(nèi)外也尚未有絕對行之有效的消防手段。

　　由于滅火的難度困擾，消防安全相關(guān)的標準缺失是困擾行業(yè)發(fā)展的痛點，特別是工程設(shè)計、設(shè)備制造、消防驗收等環(huán)節(jié)缺乏參照的依據(jù)，造成一定的“無序化”和安全風險。

　　鋰電池儲能行業(yè)目前普遍采用“預防為主、防消結(jié)合”的理念，抑制電池火災發(fā)生的概率是重中之重。針對電池熱失控后發(fā)生的火災，行業(yè)普遍采用七氟丙烷、全氟己酮、細水霧、氣溶膠等消防介質(zhì)來抑制電池火災，同時采用水消防作為保底兜底的手段。

　　國標《電化學儲能電站安全規(guī)程》(以下簡稱“安全國標”)的發(fā)布引發(fā)行業(yè)的普遍關(guān)注，其滅火介質(zhì)和消防配置方式備受關(guān)注，據(jù)了解，安全國標尚未提出具體的滅火介質(zhì)要求，僅提出需要撲滅火災和持續(xù)抑制復燃。對于消防配置方案，安全國標提出電池室自動滅火系統(tǒng)宜為電池模塊，每個電池模塊可單獨配置滅火介質(zhì)噴頭或探火管。

　　盡管相關(guān)標準仍未對消防介質(zhì)提出具體要求，但不可否認，安全國標的發(fā)布對規(guī)范和指引磷酸鐵鋰電池消防安全的配置提供了主要參照，對后期工程設(shè)計、設(shè)備制造和消防驗收等環(huán)節(jié)提供重要依據(jù)，對促進鋰電池儲能電站的整體安全具有重要意義。

　　通過研究電池火災的熱失控機理，單體電池由于外部過熱、過充、過放、撞擊、擠壓、短路等外部因素或自身制造缺陷誘發(fā)電池熱失控后，電池內(nèi)部溫度迅速升高，電池內(nèi)部發(fā)生SEI膜分解、電極材料分解等反應，釋放出H2、CO、烷烴類等可燃助燃氣體，最終誘發(fā)著火甚至爆炸。

　　同時，由于儲能單元由大量的單體電池串并聯(lián)而成，而熱失控一般由單體電池熱失控導致火災后逐步擴大，當單體電池發(fā)生熱失控時，通過電池表面的熱傳導將熱量向周邊電池傳遞，進而引發(fā)周邊電池的火災，造成事故范圍擴大。

　　通過觀察鋰電池的熱失控機理，可以看出，防微杜漸，如何在單體電池熱失控早期識別熱失控發(fā)生并抑制事故蔓延是重要環(huán)節(jié)，結(jié)合安全國標的要求，采取模塊級自動滅火方案可以有效提升儲能系統(tǒng)的安全水平。

　　一般來說，模塊級滅火方案是以電池模塊為單位，配置可燃氣體探測器和滅火介質(zhì)噴頭。通過可燃氣體探測器、溫度傳感器結(jié)合電池管理系統(tǒng)識別電池的早期熱失控狀態(tài)，在單體電池熱失控后，通過電池模塊配置的滅火介質(zhì)噴頭噴灑滅火介質(zhì)，阻止火災的蔓延。

　　模塊級滅火方案由于在電池模塊內(nèi)配置相關(guān)探測器和滅火介質(zhì)噴頭，對儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)提出考驗，特別是液冷儲能系統(tǒng)，由于電池模塊具有高防護等級和高集成密度的特點，行業(yè)部分廠家儲能產(chǎn)品尚不滿足模塊級滅火的要求。

　　同時，模塊級消防成本較高，特別是配合目前廣泛采用的全氟己酮滅火介質(zhì)，造成儲能設(shè)備的成本急劇增加。據(jù)了解，單個儲能電池艙若采用全氟己酮模塊級消防方案，成本在20-30萬元左右，相對七氟丙烷全淹沒3萬左右的成本，以一座100MW/200MWh儲能電站為例，儲能設(shè)備的采購成本增加千萬左右，同時后期維護成本也有一定的增加，在目前行業(yè)低價中標、盈利手段缺失的大背景下，對儲能電站的建設(shè)和運營成本帶來不小的挑戰(zhàn)。

　　采取行之有效的消防手段突破鋰離子電池儲能的安全問題是其技術(shù)路線能否可持續(xù)長久發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，針對鋰電池儲能的熱失控機理在事故早期識別并采取有效的預警和聯(lián)動措施，在發(fā)生火災時快速精準撲滅火災并防止復燃，通過建立多重防線保障鋰離子電池儲能電站的安全水平。

　　作者：禾木 來源：中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會產(chǎn)業(yè)政策研究中心