储能消防配置迎来重大变化，电池模块级消防或成为趋势

　　近年来，磷酸铁锂电池储能的消防安全问题备受关注。尽管相对三元锂等电池，磷酸铁锂电池的热失控风险较低，但其仅仅是相对安全，并非绝对安全，而安全问题追求“万无一失”。

　　磷酸铁锂电池由于其化学燃烧反应机理，具有高度的复杂性，技术难度很大，特别是如何抑制电池的复燃是行业的难点，国内外也尚未有绝对行之有效的消防手段。

　　由于灭火的难度困扰，消防安全相关的标准缺失是困扰行业发展的痛点，特别是工程设计、设备制造、消防验收等环节缺乏参照的依据，造成一定的“无序化”和安全风险。

　　锂电池储能行业目前普遍采用“预防为主、防消结合”的理念，抑制电池火灾发生的概率是重中之重。针对电池热失控后发生的火灾，行业普遍采用七氟丙烷、全氟己酮、细水雾、气溶胶等消防介质来抑制电池火灾，同时采用水消防作为保底兜底的手段。

　　国标《电化学储能电站安全规程》(以下简称“安全国标”)的发布引发行业的普遍关注，其灭火介质和消防配置方式备受关注，据了解，安全国标尚未提出具体的灭火介质要求，仅提出需要扑灭火灾和持续抑制复燃。对于消防配置方案，安全国标提出电池室自动灭火系统宜为电池模块，每个电池模块可单独配置灭火介质喷头或探火管。

　　尽管相关标准仍未对消防介质提出具体要求，但不可否认，安全国标的发布对规范和指引磷酸铁锂电池消防安全的配置提供了主要参照，对后期工程设计、设备制造和消防验收等环节提供重要依据，对促进锂电池储能电站的整体安全具有重要意义。

　　通过研究电池火灾的热失控机理，单体电池由于外部过热、过充、过放、撞击、挤压、短路等外部因素或自身制造缺陷诱发电池热失控后，电池内部温度迅速升高，电池内部发生SEI膜分解、电极材料分解等反应，释放出H2、CO、烷烃类等可燃助燃气体，最终诱发着火甚至爆炸。

　　同时，由于储能单元由大量的单体电池串并联而成，而热失控一般由单体电池热失控导致火灾后逐步扩大，当单体电池发生热失控时，通过电池表面的热传导将热量向周边电池传递，进而引发周边电池的火灾，造成事故范围扩大。

　　通过观察锂电池的热失控机理，可以看出，防微杜渐，如何在单体电池热失控早期识别热失控发生并抑制事故蔓延是重要环节，结合安全国标的要求，采取模块级自动灭火方案可以有效提升储能系统的安全水平。

　　一般来说，模块级灭火方案是以电池模块为单位，配置可燃气体探测器和灭火介质喷头。通过可燃气体探测器、温度传感器结合电池管理系统识别电池的早期热失控状态，在单体电池热失控后，通过电池模块配置的灭火介质喷头喷洒灭火介质，阻止火灾的蔓延。

　　模块级灭火方案由于在电池模块内配置相关探测器和灭火介质喷头，对储能系统的结构提出考验，特别是液冷储能系统，由于电池模块具有高防护等级和高集成密度的特点，行业部分厂家储能产品尚不满足模块级灭火的要求。

　　同时，模块级消防成本较高，特别是配合目前广泛采用的全氟己酮灭火介质，造成储能设备的成本急剧增加。据了解，单个储能电池舱若采用全氟己酮模块级消防方案，成本在20-30万元左右，相对七氟丙烷全淹没3万左右的成本，以一座100MW/200MWh储能电站为例，储能设备的采购成本增加千万左右，同时后期维护成本也有一定的增加，在目前行业低价中标、盈利手段缺失的大背景下，对储能电站的建设和运营成本带来不小的挑战。

　　采取行之有效的消防手段突破锂离子电池储能的安全问题是其技术路线能否可持续长久发展的关键因素之一，针对锂电池储能的热失控机理在事故早期识别并采取有效的预警和联动措施，在发生火灾时快速精准扑灭火灾并防止复燃，通过建立多重防线保障锂离子电池储能电站的安全水平。

　　作者：禾木 来源：中国化学与物理电源行业协会储能应用分会产业政策研究中心