电化学储能系统火灾的检测、预防和控制
2024-07-18 16:02:15
近年来，电化学储能引发的事故成为新闻焦点，人们越来越重视对电化学储能火灾的检测、预防和灭火。
电化学储能火灾由电池热失控引起，电池热失控一般的原因有内因和外因，内因主要为电池老化，外因包括意外事故引发电池机械结构损伤，电池局部受热、电池过充过放、过压、外短路等。而在电池模组中，电池单体发生热失控后，触发与其相邻或其它部位的电池单体发生热失控，导致热失控扩散。热失控扩散可能通过能量传导，也可以通过喷出物起火加速热失控扩散。热量进一步积累，便可能导致火灾和爆炸。
为了应对电化学储能火灾，储能电站应该配备火灾报警系统、通风系统、灭火系统和二次喷淋冷却系统：
火灾报警系统
报警系统应该设置完善的可燃气体探测器，通过烟感、温感和消防报警信号联合判断电池热失控。锂电池产生的废气应被视为采取措施防止热失控的预警信号，独立测试的结果表明，从开始检测到废气到发生热失控的平均时间间隔为11至12分钟。对锂电池开始产生废气的阶段进行检测，可为电池储能系统控制提供早期预警，通过向电池管理系统发送信号关闭电池电源，从而防止电芯温度进一步升高，使电芯温度低于热失控点。在必要情况下，可以通过通风处理来消除电池产生的可燃气体的积聚。
通风系统
储能电站的通风系统应该能限制可燃气体在最低爆炸极限的25%以下，在通风系统中采用防爆风机，可燃气体探测系统与通风系统联动，预防热失控过程中特别是明火灭后产生的气体积聚导致的爆炸。
灭火系统
电池区域应该按规范设置灭火系统，并与火灾报警系统连锁。灭火系统的灭火剂有多种，包括全氟己酮、七氟丙烷、二氧化碳和气溶胶等，气体灭火剂主要熄灭明火，水基型灭火剂冷却降温效果最好，气溶胶可以为电池提供额外的保护，防止火灾复燃，并且在电池起火时，还可以降低封闭环境中的氧气含量。
冷却系统
锂电池起火情况很有可能在看似已被扑灭的情况下复燃，因此，有必要安装雨淋式雾化喷嘴的水雾冷却系统，该系统可以直接连接至供水系统，或者在电池储能系统水箱外部安装消防队专用水泵。
为了提升电化学储能电站的安全性，国内外制定了相关标准。2017年11月UL制定了UL9540A标准，专门用于解决“电池储能系统中因热失控而导致的火灾蔓延”问题，该标准的三个修订版本已经发布。
国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会2022年12月30日批准正式发布《电化学储能电站安全规程》(GB/T 42288-2022)，从2023年7月1日起正式实施，该标准为电化学储能电站的安全管理提供了全面的技术要求和操作指南。除了《电化学储能电站安全规程》，其他相关标准也在逐步完善电化学储能火灾控制的标准体系，例如，《电化学储能系统火灾监测预警系统通用技术要求》和《电化学储能电站火灾防控系统技术规范》。
这些标准的制定和实施，对于提升电化学储能电站的安全性、促进储能产业的健康发展具有重要意义。
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