儲能電站消防安全的思考
北京市應急管理局近日正式公布“4.16集美儲能電站火災事故”的調查報告。調查報告顯示,起火直接原因系電池間內的磷酸鐵鋰電池發(fā)生內短路故障,引發(fā)電池熱失控起火,事故產(chǎn)生的易燃易爆組分通過(guò)電纜溝擴散,與空氣混合形成爆炸性氣體,遇電氣火花發(fā)生爆炸。
調查歷時(shí)半年之久,對事故的來(lái)龍去脈進(jìn)行了科學(xué)嚴謹的分析并得出結論,對行業(yè)的健康持續發(fā)展具有深刻的借鑒和指導意義。事故發(fā)生后,多個(gè)執行中的項目也因此放緩腳步,已投運的多個(gè)項目也暫時(shí)被停運,消防安全成為行業(yè)刻不容緩、不容回避的問(wèn)題。
隨著(zhù)雙碳目標的推進(jìn),磷酸鐵鋰電池為主的電化學(xué)儲能電站裝機容量呈現“倍增式”增長(cháng)態(tài)勢,但由于磷酸鐵鋰電池熱失控著(zhù)火后難以抑制其復燃的特點(diǎn),消防安全成為行業(yè)內的最大難點(diǎn)之一,同時(shí)相關(guān)的規程規范也較為缺失,儲能電站的安全運行壓力和安全隱患明顯增加,安全問(wèn)題始終是懸在行業(yè)頭頂的“達摩克利斯之劍”。
安全問(wèn)題引發(fā)行業(yè)包括國家層面的廣泛關(guān)注,為此,國家發(fā)展改革委、國家能源局起草了《電化學(xué)儲能電站安全管理暫行辦法》,從項目準入、質(zhì)量管控、施工驗收、應急處置等方面規范儲能電站的安全管理工作,提出了包括建立健全儲能電站備案制度、委托具有專(zhuān)業(yè)儲能檢測資質(zhì)的機構對安全相關(guān)的核心部件或單元開(kāi)展到貨抽檢、投運前應通過(guò)消防驗收等要求。
電池發(fā)生燃燒爆炸的根源在于電池熱失控,誘發(fā)電池熱失控的原因主要有兩類(lèi):
一類(lèi)是電池內部原因,比如電池制造過(guò)程中引入的電芯內缺陷,或者電池在長(cháng)期使用過(guò)程中由于充放電制度和環(huán)境因素使電池老化,電芯內部產(chǎn)生了枝晶鋰,或者是電池管理系統策略不當,觸發(fā)了電池內短路。
另一類(lèi)是電池外部原因,電池外部的電、熱沖擊,作用到電池本體上都會(huì )使電池內部出現不可逆的放熱反應。如果在電池儲能系統集成過(guò)程中,沒(méi)有嚴格按照相關(guān)標準對儲能電池提出門(mén)檻性的安全性能要求,出現電池選型不當,電池的基本安全質(zhì)量都無(wú)法確認和保障。
磷酸鐵鋰電池發(fā)生熱失控后,會(huì )產(chǎn)生氫氣、一氧化碳、甲烷等可燃氣體,當達到一定濃度后,與空氣中的氧氣結合,在達到一定的溫度時(shí)就會(huì )觸發(fā)火災甚至爆炸。為此,儲能電站需制定嚴格的消防措施,例如配置可燃氣體探測器、采用更有效的消防介質(zhì),制定更完善的消防聯(lián)動(dòng)措施。
出于消防安全考慮,儲能設備以戶(hù)外預制艙布置為主,“預防為主,防消結合”是儲能電站的核心安全理念,行業(yè)內的領(lǐng)跑者也在積極開(kāi)發(fā)新一代安全產(chǎn)品,例如遠景能源的新一代液冷儲能設備就是其中的典型代表。
通過(guò)配置PACK級的全氟己酮消防系統,全氟己酮相對目前廣泛使用的七氟丙烷,具有更好的降溫性能和環(huán)保適應性。針對每個(gè)電池模塊配置復合型探測器(監測溫度、CO、VOC等)和滅火介質(zhì)噴頭,同時(shí)制定完善的聯(lián)動(dòng)措施,全氟己酮滅火系統與電池管理系統、火災探測器、可燃氣體探測器、空調、排風(fēng)系統聯(lián)動(dòng),具備自動(dòng)、手動(dòng)和遠程的啟動(dòng)模式,保障儲能設施的安全運行。