電化學儲能電站消防安全風險及防范措施研究

摘要：在電化學儲能電站運行期間，受內部電池、外部因素等的影響，存在電池熱失控反應等一系列安全風險。為保證電化學儲能系統的安全性，相關人員須深入分析安全風險類型，結合實際問題，制定針對性的解決策略，保證電路運行的安全性、穩定性。本文針對電化學儲能電站消防安全風險及防范措施展開分析，結合項目實際情況，深入分析安全風險情況，科學評估儲能電站消防安全的可靠性，提出儲能電站風險優化建議，保證儲能電站消防安全性達到標準。

關鍵詞：電化學；儲能電站；運營環境；消防設施；安全技術

引言

新時期，區域負荷呈持續增長態勢，為解決電能供應不足的問題，建設電化學儲能電站可保證區域供電的安全性、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，受外部環境等因素影響，存在熱失控風險，甚至會引發爆炸事故，造成巨大損失。因此，本文深入分析安全風險，制定防范策略，以期降低事故發生概率，解決儲能電站的消防問題，保證儲能電站健康穩定運行。

一、項目概況

某儲能電站項目屬于農光互補型電站，已經實現全容量并網發電。結合區域發電需求，儲能設備全部滿負荷投入運行，項目總占地面積與配套建設情況如表1所示。

二、電化學儲能電站

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

不同電池的安全風險具有差異性。其中，鈉硫電池安全性較低，在應用過程中原材料具有易燃的特點，無法滿足安全使用標準。同時，鉛酸電池原料為鉛和鎘，其對外部環境污染性較強，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，在實際應用中，具有充電效率高、壽命長的優勢，實際儲能性能較高，可滿足經濟性、環保性要求。

三、電化學儲能電站消防安全風險分析

數據顯示，截至2023年，我國電化學儲能裝機量持續增加，已投運裝機數量相當于全國電源總裝機的086%，相應的安全風險逐漸增多，相關人員需明確安全風險類型，設計針對性的風險防范策略，降低火災事故發生概率[2]。

（一）儲能電池充放電頻繁

在電化學儲能系統運行過程中，儲能電池充放電頻繁極容易導致電池自燃，如磷酸鐵鋰電池在充放電過程中，內部鋰離子會在負極位置被還原，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，嚴重影響電池性能與質量。在過充過放的情況下，極容易產生電池熱失控問題。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，會導致電池局部劇烈發熱，提高電池內部溫度壓力。在此情況下，電池內部壓力會達到安全閥最大工作壓力，從而為甲烷等氣體創造條件。在氣體溢出后，會產生燃燒事故，進而引發大規模火災，對電站人員安全、經濟造成嚴重影響。

（二）設備性能缺陷

從設備性能來看，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重影響。在實際應用中，如果電池外殼耐腐蝕性能不達標，會直接導致電解液泄漏，影響電池的熱穩定性。同時，散熱風扇作為關鍵部分，如果電池升溫速率較快，在散熱系統無法滿足實際需求的情況下，會導致煙霧、粉塵無法及時排除。在長時間運營下，極容易導致電池絕緣老化，造成電池熱失控問題。另外，在電池溫度較高的情況下，電池管理系統會自動將故障電路斷開，增加過熱風險[3]。

（三）運營環境管理不力

在儲能電站管理期間，存在運營環境管理不良的問題，主要體現在沒有制定完善的安全管理制度、評價標準，導致各環節工作不規范。在現代市場中，部分生產技術、產品質量存在問題，導致安全問題突出。同時，未配備自動火災探測裝置，無法提前預知電池運行臨界狀態，增加了電池設備故障概率。結合本文案例項目情況分析，其配備七組電池倉，整體規模較大，在缺乏運營環境管理的情況下，存在一定的消防安全風險。

（四）員工專業能力不足

在日常工作中，工作人員專業應急處置技能不足，無法滿足儲能設備事故應急救援處置工作需求。部分人員在日常巡檢、檢修維護過程中，由于自身專業能力不夠，存在濫用機械設備的問題，造成機械沖擊、振動情況，導致局部機械變形，影響電池應用，造成電池短路問題。電化學儲能消防電站須加強處置演練，鍛煉員工的專業能力，有效避免電池熱失控問題。

四、電化學儲能電站消防安全風險防范策略分析

（一）健全儲能電站消防設施

在電池充放電循環過程中，不可避免存在電池變形、撐破封裝鋁模等問題，相關人員需健全儲能電站消防設施，憑借設施設備優勢，消除安全風險。在具體實施過程中，結合磷酸鐵鋰電池的應用問題，需配備可燃氣體探測報警系統、熱釋離子探測器。根據實際需求，選用可持續滅火降溫的主流滅火技術，以便在電池故障時可以高效、自動控制火災，消除電解液分解產物，弱化白色煙霧的影響。同時，電站應做好主要設備設施、系統檢查工作，結合電池室等區域的最大容量、防爆泄壓、防火分隔等要求，做好防火設計工作，保證電池管理系統處于健康狀態。在此基礎上，配備固定消防栓設施，根據實際要求，優先選擇氣溶膠、F500、FM200等產品，保證消防效果。另外，結合電池過充、過放保護控制需求，需將電池充電率作為主要參數進行控制，限制運行區間，一旦超過安全范圍，借助自動裝置閉鎖電池，實現電池能量傳輸的高效控制[4]。

（二）加強儲能安全技術研究

為提高事故預防效果，電化學儲能電站應加強對儲能安全技術的研究，如人工智能預警與診斷等技術，提升儲能電池的整體安全性。應以火災等事故高危單位風險管理為基礎，結合電池熱失控問題，分析鋰離子電池爆炸極限范圍，具體參數如表3所示。

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

結合爆炸范圍分析，相應的安全風險較大，相關人員需嚴格落實消防法規、消防標準規范等情況，精準確定鋰離子電池火災危險性，將儲能電站界定為火災高危單位，開展針對性的安全管理。對于安全基礎而言，需提升消防安全技術標準，對于電池預制艙增設消防水泵結合器，并根據實際情況，安裝自動噴水滅火系統，有效降低火災影響，提高儲能電站運營的安全性。從電池性能角度來講，充電率作為關鍵參數，可直觀反映電池是否處于安全工作范圍內，相關人員需以此為突破口，提高安全技術研發的針對性。充電率計算公式為：

其中，C代表電池總容量，∫idt代表電池充放電電量。

（三）完善滅火應急處置機制

應嚴格遵守以人為本的原則，加強現場安全監測，減少中毒、觸電、爆炸等危害事故。通過引入移動水炮、滅火機器人，發揮先進技術優勢，提高火災等事故的處理成效，保證儲能電站安全、穩定運行。同時，充分利用EMS管理系統，在火災處置過程中，相關人員需及時觀看視頻監控，結合管理系統內部信息，逐步加強與相關專家的溝通，解決以往火災撲救用水量大、耗時長等問題，盡可能減少火災事故的影響。

（四）制定完善的標準規范

在儲能電站投運過程中，需制定完善的標準規范，加強日常運維管理，保證儲能系統良好運行。在具體管理過程中，應結合智能算法優勢，檢測電池簇出現的荷電狀態偏差問題，幫助工作人員實時監控電池的啟用狀態，提升儲能電站生命周期管理能力。同時，以電化學儲能電站安全規程等為參考，結合儲能電站風險類型，編制針對性的安全標準，確保其覆蓋儲能電站故障，制定“主動+自動”的綜合性、系統性管理方案。在此基礎上，建立行業消防安全風險評估體系。電化學儲能電站需做好安全風險評估工作，結合實際情況，組織專業團隊，全面檢查儲能電站實際情況，保證儲能電站安全。

結語

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險，結合實際問題，提出消防安全風險防范策略，提升滅火性能。在具體優化過程中，通過健全儲能電站消防設施、加強儲能安全技術研究、完善滅火應急處置機制、制定完善的標準規范，消除潛在的消防安全隱患，保證電化學儲能電站安全、穩定運行。結合安全風險所造成的危害、范圍，制定針對性的防范策略，提高電站整體設防水平，盡可能減少人員傷亡，實現安全風險動態預警和早期處置目標。

參考文獻

[1]王薇.電化學儲能電站消防安全治理對策[J].質量與認證，2023（11）：43-44.

[2]白志鵬.儲能電站的風險與救援對策分析[J].集成電路應用，2023，40（06）：312-314.

[3]徐寶勇.電化學儲能電站火災分析及處置措施研究[J].今日消防，2023，8（04）：11-13.

[4]楊君濤，張永豐，張磊.電化學儲能電站火災風險分析與評估指南研究[J].現代職業安全，2021（11）：26-29.