熊俊
金溪县消防救援大队 江西 抚州 344000
摘 要：随着我国经济的不断发展，对电能的需求量也在逐渐增多，锂电池储能在电力系统输发配用中的作用正逐渐凸显。本文首先对锂电池储能电站进行概述，随后分析了发生火灾的危险性，结合国内外规范和设施生产制造情况，对锂电池储能电站灭火对策进行探讨，以期能够为今后类似火灾扑救提供参考。
关键词：锂电池；储能电站；火灾；灭火对策
前 言：
储能电站主要用于城市电网填谷调频、调峰、商业区辅助用电、电动车充电等。在用电低谷期，把富裕的电能储存起来；在用电高峰期间，再将储存的电能输送使用，起到平稳变电站负荷曲线等作用。锂离子电池占电化学储能58%，占比最大。锂电池储能电站运行过程中可能存在火灾安全隐患，如2021年4月16日12时17分，北京市丰台区南四环永外大红门西马厂甲14号院内北京国轩福威斯光储充技术有限公司储能电站施工调试过程中起火，电站北区在毫无征兆的情况下突发爆炸，23时40分明火被彻底扑灭,2名消防员牺牲，1名消防员受伤（伤情稳定），电站内1名员工失联，可见发生意外风险则会造成较大的安全损失，因此需要对锂电池储能电站火灾加大关注，认真研究针对性的灭火对策，从而避免意外的出现。
1 锂电池储能电站概述
当前我国以保障能源安全、优化能源结构为建设基础，风光储联合发电系统被广泛应用，其能够储存清洁型能源，现已成为实现可持续协调发展的必经之路。锂电池储能可以理解为超大规格的“充电宝”，整体为商用兆瓦级别，主要作用是为清洁能源提供“蓄水池”。锂电池能量密度大，用于储能系统可以显著降低系统体积，现如今锂电池价格连续十多年下降，每瓦时成本只有4毛钱，这使得大规模使用锂电池存储电能成为可能。电化学储能电站包括储能单元、功率变换系统（PCS）、电池管理系统（BMS）等。电池单元采用模块化设计，不仅配有安全可靠的保护措施，且可以通过PCS及升压变为套装储能单元，将其放在预制舱内接入公网10KV母线，最终完成储能。相比传统变电站，锂电池储能电站在火灾预防方面存在一定的隐患问题，需要根据经济适用原则，对防护及灭火加大关注[1]。
2锂电池储能电站火灾的危险性
2.1锂电池的火灾危险性
锂电池火灾主要是锂电池热失控的结果。热失控就是指锂离子电池内部电流和温度均升高，且互相促进的现象。锂离子电池内电解液和隔膜为可燃物，在不同荷电状态下，正极材料和负极材料可分别成为氧化剂和还原剂，短路后易自发热燃烧；电池还可因内部或外部的热源加热，都可能触发电池火灾。例如：电池内部短路、机械滥用引起电池内缺陷短路等，电池内短路可由电能转化为热能，热源引发电池内隔膜、电解质分解，温度达到一定程度时触发正极相关反应、嵌锂态负极相关反应，最后导致电池热失控，分解产生颗粒物和CO2、CO、HF、H2、低碳烷烃类等气体。
2.2电气设备的火灾危险性
锂电池储能电站包括大量的电气设备，如安装不当或使用不当则会提高火灾危险性，常见危害如大电流侵入火灾、设备短路爆炸等。锂电池储能系统中的电子设备高度集成化，高电压、大电流侵入的渠道增加，通过调查出现火灾事故的锂电池储能电站发展，大多数险情都是由于短时间内电池管理单元爆燃而出现的，这也是造成火灾蔓延扩大的主要原因，如长期发热超温造成柜体内部分电气元件氧化腐蚀，锂电池储能电气设备运行会受到直流熔断器故障影响，不能满足其原设计的电阻、绝缘要求，为整体运行埋下安全隐患[2]。
2.3火灾对电厂设施的危害
锂电池燃烧时会产生大量气体，储能电站一旦发生火灾，集装箱内部的锂电池在高温情况下释放可燃气体，火势会迅速蔓延甚至出现爆炸的情况，进而造成巨大的财产损失和人员伤亡。
同时在大型锂电池储能系统中，电池模块通过串联形成单个电池组，这样增加了锂电池出现故障的概率，电路联通后增加火灾蔓延渠道，最终导致电厂设施全部损毁。
3 锂电池储能电站火灾灭火对策
3.1加强第一出动力量调集
按不低于三级火警调派力量，优先调派大功率大流量水罐消防车、高倍数泡沫消防车、抢险救援消防车、供气消防车、干粉消防车、远程供水系统等车辆，以及遥控水炮、热成像仪、消防机器人、无人机、漏电探测仪等器材和个人防护装备。同时要调集能源、电力、应急、公安、住建、医疗、环保、通信、气象、重型机械、供水等联动力量，以及建筑结构、化学、电力等行业专家到场辅助处置。必要时可调集化学储能站建设、维保单位，运行单位的管理、技术人员，以及电池供应商到场参与处置[3]。
3.2强化现场安全管控
锂电池储能电站火灾事故风险大，因其电池数量多、模块（簇）组数多，电站的电流电压高、容量大，一旦发生故障，易发生链式反应，能量一次性集中释放，导致储能系统剧烈燃烧、爆炸失控。储能电站带有电能并具有安全风险，其电池放电后残存电能仍具有受热分解并产生爆炸风险，处置过程中人员有触电危险，因此做好现场安全管控十分必要。现场作战人员要严格等级防护，切实做好防爆炸、防中毒、防触电、防腐蚀、防灼伤等措施。指挥部要多点设置安全员，全程观察、监测现场危险区域和部位，实时监测可燃、有毒气体浓度和带电情况，及时预判可能发生的危险迹象，预先确定撤离信号，明确撤离方式和路线。要根据储能电站电压、电流、容量、事故现场环境以及爆炸冲击可能产生的风险危害，实施安全管控和交通管制。
3.3全方位开展火情侦察
指挥员出警途中要及时联系报警人或事故单位，进一步了解核实事故现场的人员被困、灾情发展（现场烟雾、火焰形式，燃烧或爆炸情况、火势蔓延趋势）、固定灭火设施动作情况，通过电池管理系统（BMS）、监控视频、烟感报警等系统，核查电站相关数据资料，调取单位平面图、装机图、流程图、线路图、控制图等基础资料，核查与储能电站相连的地下管线、电缆沟、外部建筑等情况。在火情侦察中应合理利用消防机器人、无人机实施有效的灭火救援、化学检测和火场侦察，如侦察箱体本身的通风设备当前的情况及问题，箱体内可燃气体是否已经高度积聚。实际应用中不仅可以加快监测速度，且获取的数据更加准确，避免因其他原因导致锂电池储能电站出现二次爆炸的情况[4]。
3.4合理选择扑救措施
锂电池储能电站灭火处置专业技术性强，要第一时间调集单位技术应急处置队或技术专家参与处置。要对储能电站所有进出电线路实施断电，优先使用固定灭火系统，未经行业专家或单位技术人员评估确认，不允许打开室门，防止破坏密闭空间的灭火抑制环境。灭火救援中要坚持“安全防御、控制燃烧”的原则，对于经评估确认事故储能电站具备处置条件，要设置防爆炸冲击屏障，利用遥控消防水炮、水力自摆消防水炮、高喷消防车臂架水炮等远距离控制火势、冷却降温。对于经评估确认不具备处置条件的，利用消防机器人稀释、水幕分隔的方式，实施稀释降毒抑爆，第一时间疏散人员，阻截辐射热，保护周边建筑和重点目标。严禁将水直接射向未着火的储能电池模块（簇），避免处置不当造成储能电池模块（簇）短路。
结束语：
锂电池储能电站火灾灭火的最终目的，是尽可能减少或者避免重大事故的发生，因此要不断加强对锂电池储能电站火灾进行研究，必须要了解锂电池储能电站火灾的危险性，在此基础上结合现代化手段，加强第一出动力量调集、强化现场安全管控、全方位开展火情侦察、合理选择扑救措施，不断提高处置类似火灾水平，为锂电池储能电站实现可持续发展奠定基础。
参考文献：
[1]杜旭浩,李秉宇,苗俊杰,等. 变电站蓄电池状态监测及火灾防控技术研究[J]. 电源技术,2020,44(3):438-442.
[2]余斌,吕洪坤,张晓龙. 电气设备火灾特点及消防灭火系统探讨[J]. 电力安全技术,2020,22(8):33-37.
[3]吴静云,郭鹏宇,黄峥.磷酸铁锂储能电站电池预制舱消防系统研究[J].消防科学与技术,2020,39(04):500-502.
[4]李首顶,李艳,田杰,赵宇明,杨敏,罗俊,曹元成,程时杰.锂离子电池电力储能系统消防安全现状分析[J].储能科学与技术,2020,9(05):1505-1516.