摘要：在電化學(xué)儲能電站運行期間，受內(nèi)部電池、外部因素等的影響，存在電池?zé)崾Э胤磻?yīng)等一系列安全風(fēng)險。為保證電化學(xué)儲能系統(tǒng)的安全性，相關(guān)人員須深入分析安全風(fēng)險類型，結(jié)合實際問題，制定針對性的解決策略，保證電路運行的安全性、穩(wěn)定性。本文針對電化學(xué)儲能電站消防安全風(fēng)險及防范措施展開分析，結(jié)合項目實際情況，深入分析安全風(fēng)險情況，科學(xué)評估儲能電站消防安全的可靠性，提出儲能電站風(fēng)險優(yōu)化建議，保證儲能電站消防安全性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：電化學(xué)；儲能電站；運營環(huán)境；消防設(shè)施；安全技術(shù)

引言

新時期，區(qū)域負(fù)荷呈持續(xù)增長態(tài)勢，為解決電能供應(yīng)不足的問題，建設(shè)電化學(xué)儲能電站可保證區(qū)域供電的安全性、可靠性，提升局部供電能力。儲能電站以儲能電池為核心，在運營過程中，受外部環(huán)境等因素影響，存在熱失控風(fēng)險，甚至?xí)l(fā)爆炸事故，造成巨大損失。因此，本文深入分析安全風(fēng)險，制定防范策略，以期降低事故發(fā)生概率，解決儲能電站的消防問題，保證儲能電站健康穩(wěn)定運行。

一、項目概況

某儲能電站項目屬于農(nóng)光互補型電站，已經(jīng)實現(xiàn)全容量并網(wǎng)發(fā)電。結(jié)合區(qū)域發(fā)電需求，儲能設(shè)備全部滿負(fù)荷投入運行，項目總占地面積與配套建設(shè)情況如表1所示。

二、電化學(xué)儲能電站

對于電化學(xué)儲能電站而言，整體結(jié)構(gòu)包括電池管理系統(tǒng)、儲能電池組、儲能變流器、能源管理系統(tǒng)。其中，儲能電池作為至關(guān)重要的部分，具有多種類型，具體特點如表2所示。

不同電池的安全風(fēng)險具有差異性。其中，鈉硫電池安全性較低，在應(yīng)用過程中原材料具有易燃的特點，無法滿足安全使用標(biāo)準(zhǔn)。同時，鉛酸電池原料為鉛和鎘，其對外部環(huán)境污染性較強(qiáng)，實際利用率低。與之相比，全釩液電池安全性較高，能量密度低。磷酸鐵鋰電池被稱為綠色電池，在實際應(yīng)用中，具有充電效率高、壽命長的優(yōu)勢，實際儲能性能較高，可滿足經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性要求。

三、電化學(xué)儲能電站消防安全風(fēng)險分析

數(shù)據(jù)顯示，截至2023年，我國電化學(xué)儲能裝機(jī)量持續(xù)增加，已投運裝機(jī)數(shù)量相當(dāng)于全國電源總裝機(jī)的086%，相應(yīng)的安全風(fēng)險逐漸增多，相關(guān)人員需明確安全風(fēng)險類型，設(shè)計針對性的風(fēng)險防范策略，降低火災(zāi)事故發(fā)生概率[2]。

（一）儲能電池充放電頻繁

在電化學(xué)儲能系統(tǒng)運行過程中，儲能電池充放電頻繁極容易導(dǎo)致電池自燃，如磷酸鐵鋰電池在充放電過程中，內(nèi)部鋰離子會在負(fù)極位置被還原，逐步形成樹枝狀鋰枝晶。在逐步生長過程中，鋰枝晶會刺破隔膜，降低隔膜孔隙率，造成短路事故，嚴(yán)重影響電池性能與質(zhì)量。在過充過放的情況下，極容易產(chǎn)生電池?zé)崾Э貑栴}。本文案例項目電池類型為磷酸鐵鋰電池，在長時間的使用下，會導(dǎo)致電池局部劇烈發(fā)熱，提高電池內(nèi)部溫度壓力。在此情況下，電池內(nèi)部壓力會達(dá)到安全閥最大工作壓力，從而為甲烷等氣體創(chuàng)造條件。在氣體溢出后，會產(chǎn)生燃燒事故，進(jìn)而引發(fā)大規(guī)?；馂?zāi)，對電站人員安全、經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重影響。

（二）設(shè)備性能缺陷

從設(shè)備性能來看，電解液作為電池中運輸離子的有效載體，主要分為堿性、酸性兩種成分，一旦泄漏，會對運維人員造成嚴(yán)重影響。在實際應(yīng)用中，如果電池外殼耐腐蝕性能不達(dá)標(biāo)，會直接導(dǎo)致電解液泄漏，影響電池的熱穩(wěn)定性。同時，散熱風(fēng)扇作為關(guān)鍵部分，如果電池升溫速率較快，在散熱系統(tǒng)無法滿足實際需求的情況下，會導(dǎo)致煙霧、粉塵無法及時排除。在長時間運營下，極容易導(dǎo)致電池絕緣老化，造成電池?zé)崾Э貑栴}。另外，在電池溫度較高的情況下，電池管理系統(tǒng)會自動將故障電路斷開，增加過熱風(fēng)險[3]。

（三）運營環(huán)境管理不力

在儲能電站管理期間，存在運營環(huán)境管理不良的問題，主要體現(xiàn)在沒有制定完善的安全管理制度、評價標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各環(huán)節(jié)工作不規(guī)范。在現(xiàn)代市場中，部分生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量存在問題，導(dǎo)致安全問題突出。同時，未配備自動火災(zāi)探測裝置，無法提前預(yù)知電池運行臨界狀態(tài)，增加了電池設(shè)備故障概率。結(jié)合本文案例項目情況分析，其配備七組電池倉，整體規(guī)模較大，在缺乏運營環(huán)境管理的情況下，存在一定的消防安全風(fēng)險。

（四）員工專業(yè)能力不足

在日常工作中，工作人員專業(yè)應(yīng)急處置技能不足，無法滿足儲能設(shè)備事故應(yīng)急救援處置工作需求。部分人員在日常巡檢、檢修維護(hù)過程中，由于自身專業(yè)能力不夠，存在濫用機(jī)械設(shè)備的問題，造成機(jī)械沖擊、振動情況，導(dǎo)致局部機(jī)械變形，影響電池應(yīng)用，造成電池短路問題。電化學(xué)儲能消防電站須加強(qiáng)處置演練，鍛煉員工的專業(yè)能力，有效避免電池?zé)崾Э貑栴}。

四、電化學(xué)儲能電站消防安全風(fēng)險防范策略分析

（一）健全儲能電站消防設(shè)施

在電池充放電循環(huán)過程中，不可避免存在電池變形、撐破封裝鋁模等問題，相關(guān)人員需健全儲能電站消防設(shè)施，憑借設(shè)施設(shè)備優(yōu)勢，消除安全風(fēng)險。在具體實施過程中，結(jié)合磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用問題，需配備可燃?xì)怏w探測報警系統(tǒng)、熱釋離子探測器。根據(jù)實際需求，選用可持續(xù)滅火降溫的主流滅火技術(shù)，以便在電池故障時可以高效、自動控制火災(zāi)，消除電解液分解產(chǎn)物，弱化白色煙霧的影響。同時，電站應(yīng)做好主要設(shè)備設(shè)施、系統(tǒng)檢查工作，結(jié)合電池室等區(qū)域的最大容量、防爆泄壓、防火分隔等要求，做好防火設(shè)計工作，保證電池管理系統(tǒng)處于健康狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，配備固定消防栓設(shè)施，根據(jù)實際要求，優(yōu)先選擇氣溶膠、F500、FM200等產(chǎn)品，保證消防效果。另外，結(jié)合電池過充、過放保護(hù)控制需求，需將電池充電率作為主要參數(shù)進(jìn)行控制，限制運行區(qū)間，一旦超過安全范圍，借助自動裝置閉鎖電池，實現(xiàn)電池能量傳輸?shù)母咝Э刂芠4]。

（二）加強(qiáng)儲能安全技術(shù)研究

為提高事故預(yù)防效果，電化學(xué)儲能電站應(yīng)加強(qiáng)對儲能安全技術(shù)的研究，如人工智能預(yù)警與診斷等技術(shù)，提升儲能電池的整體安全性。應(yīng)以火災(zāi)等事故高危單位風(fēng)險管理為基礎(chǔ)，結(jié)合電池?zé)崾Э貑栴}，分析鋰離子電池爆炸極限范圍，具體參數(shù)如表3所示。

表3鋰離子電池爆炸極限范圍極限范圍具體參數(shù)爆炸上限38.4%爆炸下限6.22%

結(jié)合爆炸范圍分析，相應(yīng)的安全風(fēng)險較大，相關(guān)人員需嚴(yán)格落實消防法規(guī)、消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等情況，精準(zhǔn)確定鋰離子電池火災(zāi)危險性，將儲能電站界定為火災(zāi)高危單位，開展針對性的安全管理。對于安全基礎(chǔ)而言，需提升消防安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對于電池預(yù)制艙增設(shè)消防水泵結(jié)合器，并根據(jù)實際情況，安裝自動噴水滅火系統(tǒng)，有效降低火災(zāi)影響，提高儲能電站運營的安全性。從電池性能角度來講，充電率作為關(guān)鍵參數(shù)，可直觀反映電池是否處于安全工作范圍內(nèi)，相關(guān)人員需以此為突破口，提高安全技術(shù)研發(fā)的針對性。充電率計算公式為：

其中，C代表電池總?cè)萘浚襥dt代表電池充放電電量。

（三）完善滅火應(yīng)急處置機(jī)制

應(yīng)嚴(yán)格遵守以人為本的原則，加強(qiáng)現(xiàn)場安全監(jiān)測，減少中毒、觸電、爆炸等危害事故。通過引入移動水炮、滅火機(jī)器人，發(fā)揮先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢，提高火災(zāi)等事故的處理成效，保證儲能電站安全、穩(wěn)定運行。同時，充分利用EMS管理系統(tǒng)，在火災(zāi)處置過程中，相關(guān)人員需及時觀看視頻監(jiān)控，結(jié)合管理系統(tǒng)內(nèi)部信息，逐步加強(qiáng)與相關(guān)專家的溝通，解決以往火災(zāi)撲救用水量大、耗時長等問題，盡可能減少火災(zāi)事故的影響。

（四）制定完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

在儲能電站投運過程中，需制定完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強(qiáng)日常運維管理，保證儲能系統(tǒng)良好運行。在具體管理過程中，應(yīng)結(jié)合智能算法優(yōu)勢，檢測電池簇出現(xiàn)的荷電狀態(tài)偏差問題，幫助工作人員實時監(jiān)控電池的啟用狀態(tài)，提升儲能電站生命周期管理能力。同時，以電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程等為參考，結(jié)合儲能電站風(fēng)險類型，編制針對性的安全標(biāo)準(zhǔn)，確保其覆蓋儲能電站故障，制定“主動+自動”的綜合性、系統(tǒng)性管理方案。在此基礎(chǔ)上，建立行業(yè)消防安全風(fēng)險評估體系。電化學(xué)儲能電站需做好安全風(fēng)險評估工作，結(jié)合實際情況，組織專業(yè)團(tuán)隊，全面檢查儲能電站實際情況，保證儲能電站安全。

結(jié)語

綜上所述，本文以實際案例項目為抓手，著重分析儲能電站消防安全風(fēng)險，結(jié)合實際問題，提出消防安全風(fēng)險防范策略，提升滅火性能。在具體優(yōu)化過程中，通過健全儲能電站消防設(shè)施、加強(qiáng)儲能安全技術(shù)研究、完善滅火應(yīng)急處置機(jī)制、制定完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，消除潛在的消防安全隱患，保證電化學(xué)儲能電站安全、穩(wěn)定運行。結(jié)合安全風(fēng)險所造成的危害、范圍，制定針對性的防范策略，提高電站整體設(shè)防水平，盡可能減少人員傷亡，實現(xiàn)安全風(fēng)險動態(tài)預(yù)警和早期處置目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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