2天3起储能“起火爆炸”事故！储能消防预警安全警钟再次敲响
发布时间：2025-05-13
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就在上月，美国、德国、英国两天之内接连发生3起储能电站起火或爆炸事故，再次将储能安全问题推上了风口浪尖，也再度为储能行业敲响了安全警钟。
2月18日，号称是全球最大的电池储能设施之一的美国Moss Landing储能电站（一期1.2GWh）第四次发生火灾，距离上一次着火仅隔一个月，且为同一地点，亦可称为“复燃”。据报道，此次火灾燃烧时间超过8小时，导致电站70%以上的设备损毁。而一个月前该电站起火的原因为“内部灭火系统出现故障而失控起火”，烧毁了约40%的储能电池。
储能安全实际上是一项系统的“大课题”，而最为关键的当属锂离子电池技术的本征安全，众所周知，从材料本征来看，三元锂电池技术，其热失控温度仅120-140℃，远低于磷酸铁锂电池，一旦发生短路或过充，极易引发连锁反应，释放可燃气体，导致起火爆炸或复燃难以控制，因此我国在储能项目上普遍选择比三元材料电池更安全的磷酸铁锂电池路线。
为预防储能电站安全事故的发生，近年来，全球范围内对储能消防安全制定了更严格的安全标准，整体呈现“收紧”趋势。国内方面，有资料显示，目前已有约20个省（市）将储能电站纳入了消防安全重点单位。
从国家层面看，中国明令禁止中大型储能电站使用三元材料，不断完善各项国标。2023年7月实施了《GB/T 42288-2022电化学储能电站安全规程》，新国标填补了电化学储能电站安全配置相关国标的空白，对储能消防安全提出了强制性配置要求，强调了从舱级向PACK级的过渡，以应对电芯热失控等主要风险源。此外，新国标还引入了事前预警、系统联动、精准消防和防止复燃等概念，从不同环节充分保障了储能安全。
地方层面，各地也在不断完善储能安全相关法规。尤其自去年底以来，各地对储能消防安全政策更加严格且细化。比如2024年12月，江苏省消防拟将额定功率为100MW以上的大型电化学储能电站纳入消防安全重点单位；江苏常州征求意见，安全设施设计未审查通过前，储能电站项目不得施工；江苏镇江明确“单个防火单元内所有电池舱的电池额定能量之和不宜大于10MWh，相邻防火单元的电池舱之间的防火间距不应小于3m”。
此前，广东省消防救援总队出台了国内首个针对电化学储能领域的消防安全标准文件，根据此前锂电池相关火灾扑灭时间长、难度大、环境复杂的特点，该安全技术标准对站房式储能电站自动灭火系统、预制舱式锂离子电池储能电站的自动灭火系统、锂离子/钠离子电池预制舱（柜）之间的防火间距，以及防火墙长度、高度做出了细节规定。
值得警醒的是，当前一方面储能电芯及系统正在向着更大规模、更高能量密度的趋势发展；另一方面应用场景更加复杂多样，对储能系统安全提出更高要求。
锂离子电池，尽管为储能电站提供了高效和成本可控的能源存储解决方案，也带来了不可忽视的安全挑战。在储能电站运行维护阶段，锂电池的热失控问题成为了引发火灾安全事故的主要潜在风险。
锂离子电池热失控是导致储能电站发生燃爆安全事故的主要原因，而热失控主要发生在储能电站运行维护阶段，主动安全技术要解决的正是该阶段的储能安全问题。
而锂电池（三元、磷酸铁锂）热失控由电滥用、热滥用和机械滥用引起。电滥用包括过冲、过放、强制放电、高放电倍率；热滥用包括外部加热、过热；机械滥用包括穿透、碰撞、抛下、震动、浸没，外部滥用是导致电池热失控的直接原因。
单个电池发生热失控后容易导致多米诺骨牌效应。单个锂电池着火后，在热滥用的作用下电池模组内部相邻电池也相继发生热失控，整个电池模组和电池簇会被点燃，最终导致储能电站出现火灾甚至爆炸。
锂离子电池材料易燃易爆，在各种滥用下容易发生热失控，因此电池本体的材料安全性是储能电站安全的第一道防线，第二道防线是过程安全，监控锂电池运行过程中的安全状态，发生异常时进行预警，最后一道防线是消防安全，发生火灾后阻隔其蔓延，灭火并防止复燃。
热失控预警作用在火灾前，通过与BMS系统联动在发生热失控时切断电源，如果模组内部发生火灾会触发灭火系统并进行pack级别灭火，阻止火灾进一步蔓延。
相较于火灾报警系统，热失控预警针对的是火灾发生前，对锂电池内部化学物理参数进行探测，判断热失控是否发生，一旦发生就可以立即采取措施，相较于火灾报警，火灾预警系统是阻止火灾进一步蔓延的重要措施。
在应对锂电池火灾时，采用不同的灭火技术会产生不同的效果。目前常见的一些常见灭火技术相比较来说：水降温效果最好，七氟丙烷灭火响应时间最短。
水、全氟己酮、七氟丙烷等介质可以扑灭火灾并阻止复燃。在实验中，5种灭火剂明火消失时间均小于2秒，只有CO2灭火剂出现了复燃情况，在降温方面，水的降温效果最好，电池表面温度上升率最低。
采用高压细水雾灭火，压强越大，温度下降的速度越快，灭火时间越短。在高压细水雾对电池模组灭火的实验中，无灭火措施的情况下，火灾继续扩大，温度不断上升，在A处出现明火60秒后释放不同压强细水雾，火灾温度立马下降，在2Mpa和6Mpa压强下持续喷10分钟以上可以有效扑灭锂电池火灾并阻止复燃。
因此针对电化学储能系统，结合储能系统结构特点需要一种高效率且结构和布局设计合理的锂电池安全预警消防灭火装置。基于锂离子电池储能系统预制舱结构特点，构建多层协同预警技术，实现对电气火灾、电池火灾的精准火灾预警。
▲储能消防系统一体化解决方案（预制舱示例）
感闻安全基于电化学储能舱火灾抑制方案=舱级、簇级、pack级消防探测报警系统（锂电池热失控气体探测）+电化学储能集装箱灭火系统（定点多次喷射全氟己酮以防止复燃和灭火，后期喷射细水雾，舱体降温和防止火灾蔓延）。方案以“早发现，早预警，早处理”为原则，对储能舱内锂电池热失控初级阶段进行超前探测预警 （极早期探测）并精准多次点喷抑制处理舱内火灾，将火灾扑灭在萌芽阶段。
在火灾探测方面以探测报警系统为主：采用锂电池专用复合型探测器，在每个电池簇内部布置多个复合型探测器，同时检测电池箱的温度、一氧化碳(CO)、氢气(H2)、电解液泄漏气体(VOC)、烟雾等参数，并且通过综合算法进行判断，将信号传至主机，再传至各个平台。该探测报警系统能够极早期的超前探测到单个电池模块在初期火灾时，释放的信号，这样可以节约更多的时间处理信息以及将火灾抑制在较早时期。
在火灾抑制（灭火）方面以电化学储能集装箱灭火系统为主：采用全氟己酮（多种灭火方式可选）前期无损精准定点多次喷射灭火，后期采用细水雾在电池舱内持续降温的方案。电化学储能舱灭火系统可以多次点喷全氟己酮从而抑制锂电池热失控和复燃，而喷射细水雾灭火可以对电池舱进行持续降温，避免火灾进 一步传播至相邻电池簇或相邻储能舱。
该方案是由探测报警系统和电化学储能舱灭火系统组成：探测报警系统主要由锂离子电池箱复合型火灾预警装置、储能设备安全监测探测器、气体报警控制器、线缆等组成；电化学储能舱灭火系统由电化学储能舱火灾抑制装置（内含细水雾和全氟己酮）、喷头、电磁阀、管网等组成。
探测方面：
①能够在安全阀打开后的短时间内发现隐患，通知相关人员，将火灾扑灭在萌芽阶段。而传统消防只能探测到火灾已经发生时，信息相对迟缓。
②采用复合探测算法，多重冗余报警设置。
③复合探测器的使用寿命长，可达5年，而传统消防部分探测器需要2-3年更换。
热失控抑制方面：
①自研全氟己酮多次点喷算法，灭火效率高， 节约灭火剂。
②快插式喷头接头，方便电池维护作业。
③全氟己酮、细水雾二合一系统，满足全氟己酮与水两种介质的喷射。
④簇级电磁阀设计，节约成本，效果显著。
