電池儲能電站安全問題分析與對策探討

江金道

（大連市消防救援支隊，遼寧 大連 116033）

應用大容量的儲能技術能夠有效促進新能源的消納，充分滿足電力系統(tǒng)的調(diào)頻、黑啟動等應用內(nèi)容的需求，有效減少了用戶用電所支出的成本，是促使我國進行能源轉(zhuǎn)型的重要技術支持。電池儲能自身具有能量密度較大、選址限制較小的優(yōu)勢，是目前人們重點關注的大容量儲能技術之一。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，全世界范圍內(nèi)已經(jīng)投入使用的電池儲能項目已經(jīng)累計擁有了8.24GW的裝機規(guī)模，占整體儲能市場的5%。我國現(xiàn)如今投入使用的電池儲能項目裝機規(guī)模擁有1.6GW，在我國整體儲能市場中占據(jù)了4.9%。

在電池儲能電站不斷投入建設的背景下，其中的安全問題也因此出現(xiàn)。在不久之前，韓國的儲能行業(yè)就發(fā)生了多起嚴重的火災，而我國儲能行業(yè)也出現(xiàn)過同樣的火災情況。由此可見，對電池儲能電站的安全問題進行深入研究使維持其穩(wěn)定健康運行的重要保障。

一、電池儲能電站中主要存在的風險問題

1.火災風險問題

在火災風險中，不僅擁有傳統(tǒng)的變壓器以及電纜火災問題，同時還包括電池火災[1]。與液流和鉛酸等水系類型電池相比，有機鋰電池發(fā)生的火災風險更加突出，鋰電池在經(jīng)過長時間充放電以及短路等使用中，電池內(nèi)部的正負極會與電解液之間發(fā)生反應，導致電池的散熱出現(xiàn)問題，進而會導致嚴重的火災事故。同時，一旦發(fā)生火災，鋰電池起火的速度還特別快，經(jīng)過熱分解之后的產(chǎn)物蘊含著很多有毒物質(zhì)，火災撲滅十分困難。

除了鋰電池火災事故之外，鈉硫電池的火災安全隱患也非常大。在鈉硫電池使用過程中，如果陶瓷電解質(zhì)出現(xiàn)了故障問題，那么就會出現(xiàn)短路情況，這時液態(tài)的鈉和硫就會在高溫的環(huán)境中相融合，二者之間會發(fā)生十分強烈的放熱反應。此類型放熱反應能夠在短時間內(nèi)釋放出將近2000℃的高溫，危險性非常高。

2.爆炸風險問題

爆炸風險主要指的是電池爆炸和變電設備爆炸。一方面，電池爆炸是因為鋰電池在受熱失控之后，就會產(chǎn)生大量的烷類氣體，如果電池儲能電站的裝置正好處于室內(nèi)環(huán)境中，那么當可燃氣體到達一定的濃度時，如果遇到明火那么就會發(fā)生爆炸情況。除此之外，液流電池和鉛酸電池的水溶液在經(jīng)過電解后會發(fā)生十分嚴重的析氫爆炸事故。另一方面，變電設備發(fā)生爆炸的原因是因為，如果變壓器在電池儲能系統(tǒng)中歸屬于帶油設備，那么在變壓器的內(nèi)部就會發(fā)生電弧升溫現(xiàn)象，進而發(fā)生嚴重的燃燒或爆炸事故。

3.中毒風險問題

當電池儲能電站中的電池在燃燒之后就會產(chǎn)生有毒的氣體和溶析之后產(chǎn)生的晶體。通常情況下鋰電池燃燒會釋放大量的氣體，這些氣體中主要包含著氫氣、甲烷等可燃性氣體，甚至還會出現(xiàn)有毒的氟化氫等氣體。當人體吸入這些有毒氣體之后，會對呼吸道黏膜產(chǎn)生強烈的刺激，嚴重時甚至會出現(xiàn)潰瘍以及肺水腫的癥狀。此外，當室內(nèi)溫度控制不良時，全釩液流電池也會發(fā)生溶析現(xiàn)象，會產(chǎn)生三氧化二釩等鹽類物質(zhì)，其中所產(chǎn)生的晶體會對人體產(chǎn)生十分大的危害。很有可能會破壞呼吸系統(tǒng)和皮膚系統(tǒng)，更為嚴重的時候還會對腎臟造成威脅。

二、電池儲能電站安全風險防范措施

1.火災多維防控技術

為了能夠有效避免鋰電池發(fā)生火災風險，需要遵循從源頭到提前預警再到撲滅的多維角度來進行防控研究。在源頭防范中需要重點分析導致火災發(fā)生的點火源、燃料等三大要素，對電極材料分解以及電解液易燃等情況進行重點分析，重點研究SEI膜和難燃電解液等方面，從電池本身性質(zhì)上提高安全性。在提前預警方面，要全面分析電池溫度以及電壓電流等數(shù)據(jù)，應用先進的大數(shù)據(jù)技術，來全方位探索電池火災的關聯(lián)性特征，爭取遵循早發(fā)現(xiàn)、早處理的原則，避免火災事故情節(jié)進一步嚴重。而在最后的撲火方面，通過現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù)證明七氟丙烷對于單體電池具有良好的滅火作用，如果在已經(jīng)發(fā)生了預制艙火災事故，那么就需要用大量的水來進行撲滅。

2.應用分層聯(lián)動應急機制

為了有效減少電池儲能電站安全事故帶來的損失，必須要制定出分層聯(lián)動應急機制。在分層制定過程中，要根據(jù)不同類型的安全事故以及安全等級來制定出有針對性的事故應急方案，加強方案的科學性，避免安全事故造成嚴重的財產(chǎn)損失。在聯(lián)動方面，如果一旦發(fā)生了火災以及爆炸等極端危害，那么經(jīng)濟方面會遭受不可避免的損失，并且還會對自然環(huán)境造成污染，所以針對這種極端的安全事故，必須要聯(lián)合公安、消防、環(huán)保以及醫(yī)院等部門，共同合作來制定應急預案，減少事故造成的環(huán)境污染和社會負面影響，對事故責任進行追究，明確財產(chǎn)賠償工作。

3.制定出合理的安全技術標準

為了能夠使電池儲能電站建設發(fā)展更加穩(wěn)定，需要對一些領先地區(qū)的優(yōu)秀經(jīng)驗進行充分借鑒，快速制定出相應的安全技術標準，對電池儲能電站的設備要求和消防配置進行明確。由于電池儲能電站的運行特性與應用環(huán)境等因素密切相關，所以在安全技術標準中，必須要包括共性儲能標準，還要具備在不用場景下的個性儲能標準。

結(jié)語

綜上所述，從電池儲能電站技術類型、應用場景以及火災事故等方面的分析中能夠得知，儲能電站在不斷發(fā)展應用過程中，蘊含的安全事故風險非常多，如果對這些風險沒有進行有效防治，那么就會發(fā)生嚴重的安全事故，對電池儲能電站的建設、自然環(huán)境以及人身健康安全都會造成影響。因此，在安全問題處理過程中，要做到早發(fā)現(xiàn)、早解決，以提前預防為主，以此來促使電池儲能電站的健康穩(wěn)定發(fā)展。