東莞市消防救援支隊 陳全

近些年來，隨著我國全面推進(jìn)實施“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，新能源產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大，尤其是太陽能、風(fēng)能等可再生的清潔能源受到了社會前所未有的關(guān)注和廣泛應(yīng)用，但是其在利用過程中存在一定的局限性，比如波動性較大，間歇性較強(qiáng)，難以連續(xù)穩(wěn)定提供能量輸出，這些問題都會降低電力系統(tǒng)運行的安全性、持續(xù)性、可靠性。從時間、空間上將發(fā)電和用電分開，是有效利用可再生清潔能源的關(guān)鍵，因此大力發(fā)展儲能技術(shù)至關(guān)重要，當(dāng)前常見的儲能技術(shù)包括抽水蓄能、蓄電池還包括超導(dǎo)儲能等不同的形式。目前我國已經(jīng)投入運行的儲能項目規(guī)模超過了35GW，占全球市場規(guī)模的20%左右，在各種類型電化學(xué)能儲能技術(shù)中，鋰離子電池的儲能規(guī)模比重最大，增長速度最快。

一、東莞市鋰離子電池電力儲能項目概況

東莞市目前鋰離子電池電力儲能項目主要有12個，具體位置、場景和規(guī)模如表1所示。由于鋰離子電池電力儲能項目多采用集裝箱式預(yù)制倉儲能，一般是梯次利用的退役電池，具有較為穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，火災(zāi)風(fēng)險較低。而生產(chǎn)、儲存領(lǐng)域的鋰離子電池由于是梯次利用的上游，電池的化學(xué)活性較高，因此火災(zāi)危險性也較高，“十三五”期間（2016-2020年）因鋰離子電池火災(zāi)造成人員傷亡的有3起，占亡人火災(zāi)起數(shù)13%，造成6人死亡，占死亡人數(shù)13.6%，1人受傷，占受傷人數(shù)7.7%。

表1 東莞市鋰離子電池電力儲能項目一覽表

二、鋰離子電池電力儲能系統(tǒng)主要安全風(fēng)險

由于工業(yè)用電夜間費用較低，因此電池儲能電站一般是夜間充電、日間放電，因此安全事故一般發(fā)生在夜間，安全風(fēng)險因素主要包括爆炸、火災(zāi)、中毒、觸電、灼傷等。其中，火災(zāi)風(fēng)險尤為突出。從安全系統(tǒng)工程學(xué)[1]分析，在當(dāng)前鋰離子電池電力系統(tǒng)應(yīng)用前景廣泛、建設(shè)量大、潛在風(fēng)險性高的背景下，可以結(jié)合前期已發(fā)生的事故案例，采用預(yù)先危險性分析對鋰離子電池電力系統(tǒng)存在的安全風(fēng)險進(jìn)行解剖，從而指導(dǎo)既有系統(tǒng)的完善和新系統(tǒng)的建設(shè)。

預(yù)先危險性分析[1]主要是在新建鋰離子電池電力系統(tǒng)設(shè)計、選址以及已有系統(tǒng)改造設(shè)計階段，通過總結(jié)以往事故教訓(xùn)和風(fēng)險點，分析、辨識已有或潛在的消防安全事故隱患，在投入使用前或者運行過程中盡早發(fā)現(xiàn)，及時采取整改、消除或控制事故隱患。這種分析的特點在于系統(tǒng)初期就可以識別、控制不安全因素，制定全生命周期安全事故防范管理操作規(guī)程，盡早、低成本地消除系統(tǒng)中存在的不穩(wěn)定因素，有效防范各類安全風(fēng)險。

三、鋰離子電池電力儲能系統(tǒng)消防安全管理體系構(gòu)建

（一）構(gòu)建完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

國際上不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織已制定了儲能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。我國從2011年開始陸續(xù)開展了電力儲能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編制，2014年，電力儲能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC550）成立，初步建立了儲能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。但是當(dāng)前，我國儲能系統(tǒng)消防安全隱患治理和監(jiān)管仍然存在一些亟須解決的問題：一是已投運儲能系統(tǒng)消防安全隱患突出；二是梯次利用電池儲能電站、預(yù)制艙式儲能裝置及其他新型儲能技術(shù)等快速發(fā)展、大量建設(shè)，梯次利用電池老化、儲能裝置建造布局不合理等問題普遍存在。因此，在消防安全方面，儲能系統(tǒng)要在系統(tǒng)組件、系統(tǒng)整體、系統(tǒng)安裝和系統(tǒng)建造等四個方面建設(shè)明確的標(biāo)準(zhǔn)，其中儲能系統(tǒng)建造環(huán)境方面，特別是要明確其建筑火災(zāi)危險等級，建筑防火間距、消防安全總平面布局、防火分區(qū)、建筑構(gòu)件燃燒性能和耐火極限，建筑防爆以及建筑消防設(shè)施配置等標(biāo)準(zhǔn)。

（二）采用安全檢查表法進(jìn)行常態(tài)化消防安全檢查評估

從鋰離子電池電力儲能系統(tǒng)預(yù)先危險性分析可知（表2），鋰離子電池電力儲能系統(tǒng)主要涉及5個方面的不安全因素，圍繞這5個因素，參照建筑物火災(zāi)風(fēng)險評估的方法，制定消防安全檢查表[1]，可供單位消防安全管理人以及消防救援機(jī)構(gòu)的消防監(jiān)督員對儲能系統(tǒng)進(jìn)行初步檢查和評分，通過定期日常檢查及時發(fā)現(xiàn)不安全狀態(tài)和行為，對于分?jǐn)?shù)低于30分的（滿分50分），初步判定為具有較大火災(zāi)危險性，可以作為啟動專家評估、責(zé)令整改的判定依據(jù)，通過強(qiáng)制措施有效消除事故隱患，防止傷亡事故發(fā)生，具體如表3所示。

表2 鋰離子電池電力儲能系統(tǒng)預(yù)先危險性分析表

表3 鋰離子電池電力系統(tǒng)安全檢查表

（三）加強(qiáng)鋰離子電池火災(zāi)撲救技戰(zhàn)術(shù)研究

一是選用水作為滅火劑。鋰離子電池的自身屬性和燃燒特性是導(dǎo)致這類火災(zāi)容易快速擴(kuò)大和難以撲救的主要因素，目前國內(nèi)外對鋰離子電池火災(zāi)的研究已經(jīng)取得了不錯的進(jìn)展，德國機(jī)動監(jiān)督協(xié)會研究表明：運用水作為滅火劑可以成功撲滅鋰離子電池火災(zāi)，但是需要采取浸泡方式，耗水量較大，且操作難度大。水中添加F500和Firesor能夠大幅壓縮火災(zāi)撲救時間，滅火效能大幅提高，且能有效降低耗水量。美國聯(lián)邦航空管理局研究認(rèn)為：阻斷鋰離子電池火災(zāi)最重要的因素是滅火劑的降溫效能，水基型滅火劑能夠有助于快速降溫對鋰離子電池火災(zāi)產(chǎn)生有效抑制作用。采用氣體和干粉類滅火劑撲救后存在一定復(fù)燃的風(fēng)險，撲救鋰離子電池火災(zāi)效果較差。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)經(jīng)過研究對比，采用CO2類滅火劑撲救鋰離子電池火災(zāi)效果不佳，采用細(xì)水霧和HFC-227的撲救效果較好。目前普遍認(rèn)為，在鋰離子電池火災(zāi)撲救過程中，細(xì)水霧是效果最佳、最經(jīng)濟(jì)實用的滅火劑，且滿足一定條件也不存在觸電危險。

二是堅持“滅明火—設(shè)隔離—降溫度”的滅火原則。通過對大量鋰離子電池火災(zāi)撲救過程分析可知，鋰離子電池火災(zāi)屬于被動預(yù)混氣體火災(zāi)，火災(zāi)發(fā)生起始階段火焰強(qiáng)度最高，起火的部位大多數(shù)是在密閉有限空間之內(nèi)，經(jīng)過長時間的升溫可能會使內(nèi)部氣體壓力升高，分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w與氧氣混合產(chǎn)生爆炸性混合氣體，當(dāng)混合氣體濃度達(dá)到爆炸極限，或者氣壓上升到一定閾值，引發(fā)連續(xù)性的爆炸。根據(jù)該類型火災(zāi)發(fā)展特征，救援人員可以采用降溫性滅火劑持續(xù)對著火鋰離子電池進(jìn)行降溫，并在有效的時間之內(nèi)，在未引燃的鋰離子電池設(shè)置隔離帶，快速疏散人員和物資。比如可以使用大量沙子覆蓋著火的鋰離子電池進(jìn)行隔離，控制火災(zāi)蔓延，降低火災(zāi)影響范圍。最后，通過細(xì)水霧或者大量的水進(jìn)行浸泡降溫，可達(dá)到快速撲滅火災(zāi)的效果。

三是建立電池儲能電站分層聯(lián)動應(yīng)急機(jī)制。政府有關(guān)部門和企業(yè)需要分別制定儲能電站分層聯(lián)動機(jī)制。分層上，針對火災(zāi)、爆炸、中毒、觸電、灼傷等各類型安全事故，依據(jù)事故特性，將事故各劃分為四級[2]，企業(yè)要有針對性地制定各等級事故應(yīng)急處置預(yù)案，明確人員分工和職責(zé)，建立企業(yè)微型消防站，組建安全事故技術(shù)處置隊，配備各類必要的救援器材、裝備、物資，提升自防自救能力。鑒于鋰離子電池火災(zāi)燃燒猛烈、火情發(fā)展快速、煙霧毒性大等特點，一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故將對企業(yè)以及周邊群眾的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，影響電力供應(yīng)和污染自然環(huán)境，應(yīng)急、住建、電力、公安、消防、環(huán)保、醫(yī)療、宣傳等部門要制定聯(lián)動應(yīng)急處置預(yù)案，加強(qiáng)力量調(diào)度，發(fā)揮部門合力，提升救援效能，防止出現(xiàn)環(huán)境污染和影響社會穩(wěn)定的安全事故。救援結(jié)束后，盡快組織開展事故調(diào)查，全面查明事故起因和性質(zhì)，倒查有關(guān)單位和人員責(zé)任，做好財產(chǎn)損失賠償?shù)壬坪蠊ぷ鳌Ｎ∈鹿式逃?xùn)，逐步完善鋰離子電池消防安全事故防范措施和機(jī)制，全力預(yù)防同類安全事故發(fā)生。

四、結(jié)語

綜上所述，鋰離子電池儲能系統(tǒng)消防安全需要引起足夠的重視，并進(jìn)一步加強(qiáng)研究和探討。政府監(jiān)管部門和企業(yè)要了解掌握鋰離子電池儲能系統(tǒng)的安全特性和風(fēng)險點，建立較為完善的安全管理操作規(guī)程，采用安全檢查表的方式展開常態(tài)化監(jiān)督檢查和安全評估，構(gòu)建鋰離子電池電力儲能系統(tǒng)消防安全管理體系，采取科學(xué)、高效的戰(zhàn)術(shù)撲救處置鋰離子電池火災(zāi)事故，最大限度減少生命財產(chǎn)損失。