近年來，隨著能源危機和技術(shù)水平的進步，越來越多的新能源開始接入電力系統(tǒng)。根據(jù)《國家發(fā)展改革委國家能源局關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源規(guī)[2021]1051號），到2025年，新型儲能裝機規(guī)模將達3000萬千瓦以上。從屬于新能源行業(yè)的電化學(xué)儲能，也順勢進入爆發(fā)期。

然而，被各類資本青睞的電化學(xué)儲能，在經(jīng)歷了野蠻增長期后，迎來了一些不得不面對的難題：以鋰電池為主的電化學(xué)儲能站火災(zāi)事故頻發(fā)，危害著人們的生命安全，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

電化學(xué)儲能想要進一步發(fā)展，就必須減少或避免電化學(xué)儲能站的火災(zāi)事故。想要提高電化學(xué)儲能站的火災(zāi)防護能力，就得從電化學(xué)儲能站火災(zāi)原因開始思考。

火災(zāi)因素

引發(fā)電化學(xué)儲能站火災(zāi)的因素可分為兩類：不合規(guī)因素和電池質(zhì)量因素

不合規(guī)因素

不合規(guī)因素是指電化學(xué)儲能站在設(shè)計或運行過程中存在的不符合規(guī)范的行為或環(huán)境因素。包括：過充濫用、運行環(huán)境不規(guī)范、管理系統(tǒng)或操作步驟存在缺陷、主動預(yù)警分析能力的不足。

這些操作誤差和環(huán)境因素都會成為電化學(xué)儲能站的安全隱患，最終誘發(fā)電化學(xué)儲能站火災(zāi)。

電池質(zhì)量因素

為了獲得更高的勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，大部分生產(chǎn)商采用分工協(xié)作的工業(yè)化生產(chǎn)模式，電化學(xué)儲能站同樣如此。無需自己設(shè)計建構(gòu)電池生產(chǎn)線，只需通過購置電池就可輕易搭建電化學(xué)儲能站。

這種模式雖然節(jié)省了成本，但也埋下了隱患：沒法精準(zhǔn)把控電池質(zhì)量，也沒法避免電池質(zhì)量問題引發(fā)的火災(zāi)。

火災(zāi)難點

在電化學(xué)儲能站火災(zāi)中，電池安全是電化學(xué)儲能站火災(zāi)事故占比最高的原因。

不同于其它類型的火災(zāi)處理，電化學(xué)儲能站電池?zé)徇^載引發(fā)的物理和化學(xué)特性，使得其成為電化學(xué)儲能站火災(zāi)防控難以攻克的”釘子戶”。

升溫快溫度高

為了更高的轉(zhuǎn)化率，電化學(xué)儲能站會優(yōu)先選擇具有高能量密度材料的儲能電池，這些儲能電池在反應(yīng)運行時會產(chǎn)生熱量。正常情況下，電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量會被傳導(dǎo)到外部環(huán)境，使電池內(nèi)部溫度保持在恒定的安全范圍內(nèi)。

當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量沒法正常傳導(dǎo)到外部，熱量將會在電池內(nèi)部慢慢積攢，致使電池溫度進一步升高，進而又催化內(nèi)部材料進一步反應(yīng)釋放熱量，形成惡性循環(huán)。

當(dāng)電池內(nèi)部溫度達到臨界值時，將會發(fā)生劇烈熱失控反應(yīng)，電池短時間內(nèi)將會釋放大量熱量，溫度驟升。

燃燒劇烈

當(dāng)電池發(fā)生故障不能正常散熱時，高溫會使得電解質(zhì)反應(yīng)生成一些可燃氣體。由于封閉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這些氣體排放不出去，電池內(nèi)部的壓力會逐漸增加。

為了避免壓力過大引發(fā)的爆炸，電化學(xué)儲能電池都會配置安全閥。當(dāng)內(nèi)部壓力達到安全閥的破裂閾值時，大量可燃氣體與電池內(nèi)部電解質(zhì)將會從破裂的安全閥噴射而出。

由于電池?zé)崾Э貙?dǎo)致的高溫現(xiàn)象，這些噴射出來的高溫可燃氣體和可燃物質(zhì)接觸到氧氣，頃刻間就可形成猛烈的射流火焰。

容易傳播

為了方便作業(yè)和維修，電化學(xué)儲能站通常會將單位電池設(shè)計成緊密排列的電池模組。

當(dāng)模組中的單個電池發(fā)生熱失控時，基于電池模組緊密的排列構(gòu)造，使得熱量可以迅速傳播到相鄰電池，受到不正常加熱的相鄰電池也開始發(fā)生熱失控。

此外，電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的可燃氣體形成爆炸混合物。一旦爆炸，產(chǎn)生的爆炸沖擊力會將燃燒的電解質(zhì)噴射到安全區(qū)域。由于電解質(zhì)的黏度大和高密度能量特性，使其容易黏著在可燃物上持續(xù)燃燒，讓火災(zāi)范圍進一步擴大。

有毒易爆

研究發(fā)現(xiàn)，鋰離子電池發(fā)生熱失控的時候，會產(chǎn)生大量易燃易爆的氣體，占比最高的七種氣體為CO2、CO、H2、C2H4、CH4、C2H6和C3H6，七種氣體占到鋰離子電池在熱失控中釋放氣體總濃度比例99%以上。

這些釋放的氣體積攢在電池模組內(nèi)部，時間長了會因為壓力過大發(fā)生物理爆炸；當(dāng)熱失控產(chǎn)生的氣體濃度達到爆炸極限時，遇到足夠的氧氣會發(fā)生化學(xué)爆炸；

除了可燃性和爆炸性，這些氣體還具備毒性。如占比最高的CO2和CO，濃度達到一定程度時會對人體產(chǎn)生嚴(yán)重的中毒反應(yīng)。

容易復(fù)燃

電化學(xué)儲能站火災(zāi)不同于其他典型火災(zāi)，其電池?zé)崾Э靥攸c，增加了滅火的困難程度。

被及時撲滅的電池火災(zāi)，其內(nèi)部的電解質(zhì)仍會進行活躍的化學(xué)反應(yīng)，緩慢持續(xù)地釋放熱量，在機緣巧合之下，又會引發(fā)新的火情。

解決辦法

因為電池?zé)徇^載具備升溫快溫度高、燃燒劇烈、容易傳播、有毒易爆性、復(fù)燃性等特點，所以并不能以常規(guī)的滅火措施消滅電池?zé)徇^載引起的火災(zāi)。針對電池?zé)徇^載引起的火災(zāi)，目前較常使用的滅火劑是二氧化碳、七氟丙烷、全氟己酮和細水霧等滅火劑。

但是，這些滅火劑存在缺陷和不足，不僅會對電池電力系統(tǒng)造成二次傷害，甚至不能徹底撲滅火災(zāi)導(dǎo)致復(fù)燃。

如果未能及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，電池?zé)徇^載產(chǎn)生的有毒氣體，還會危害現(xiàn)場人員的生命安全，造成不可挽回的損失。

因此，想要盡可能減少電池?zé)徇^載火災(zāi)的損失，需要把火災(zāi)消防系統(tǒng)的重心放在火災(zāi)預(yù)警環(huán)節(jié)，防微杜漸，及時發(fā)現(xiàn)燃燒征兆，避免火情變成火災(zāi)。

總結(jié)

要想減少或避免電化學(xué)儲能電站火災(zāi)，一是加強電化學(xué)儲能站的安全防護，防止外部環(huán)境對電池本體造成的沖擊，避免電池?zé)崾Э兀?/p>

其次，還要加強對儲能電站的火災(zāi)預(yù)警能力，儲能電池的燃燒爆炸反應(yīng)是突然性，不可預(yù)知的，但電池受到非正常熱量升溫是有跡可循的，可以檢測到的。

通過增設(shè)火災(zāi)預(yù)警探測設(shè)備，在火災(zāi)生成的初期發(fā)現(xiàn)并排除火災(zāi)隱患，將火災(zāi)風(fēng)險損失降到最小。