2022年10月，海南省鶯歌海鹽場100MW平價光伏項目儲能電站中的1個電池艙儲能電池發(fā)生起火，雖未發(fā)生人員傷亡，但再次引起社會對儲能電站安全風(fēng)險的擔(dān)憂。根據(jù)不完全統(tǒng)計，2011到2022年全球?qū)⒔l(fā)生50例電化學(xué)儲能電站起火或爆炸安全事故，其中2022年安全事件達到至少17起。隨著電化學(xué)儲能裝機規(guī)模的快速擴大，儲能電站安全問題日益受到重視。

在產(chǎn)品本質(zhì)安全短期難實現(xiàn)的情況下，過程與消防安全成解決起火問題的關(guān)鍵

電化學(xué)儲能電站起火內(nèi)因主要因為電池及系統(tǒng)設(shè)備制造瑕疵引起的，具體包括電芯極片毛刺、隔膜質(zhì)量缺陷、極片含水分、雜質(zhì)、極耳過長等。外因則主要是鋰枝晶生長，過充過放、內(nèi)外短路、電池受到外部沖擊、擠壓、跌落和高溫等干擾。其中鋰枝晶在目前的材料體系中難以避免：在鋰電池充電過程中鋰離子還原形成的樹枝狀金屬鋰，嚴(yán)重時候?qū)⒋檀└裟?，引起短路、自燃等危險。

鋰電池?zé)崾Э剡^程可概括為以下步驟：在各種濫用作用下電池內(nèi)部溫度升高出現(xiàn)SEI膜分解（~80℃）→陽極與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)（~100℃）→電解質(zhì)分 解產(chǎn)生可燃氣體（~110℃）→ 電池內(nèi)部壓力增加（~120℃）→ 隔膜融毀（~135℃）→陰極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（~200℃）；鋰電池外部表現(xiàn)為氣體逸出→安全閥破裂→著火→爆炸。整個過程發(fā)生一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，溫度不斷升高，放熱速率越來越快，內(nèi)部大規(guī)模短路，熱量快速集聚觸發(fā)熱失控。

現(xiàn)階段行業(yè)對電化學(xué)儲能系統(tǒng)的火災(zāi)防控只要圍繞三大層面展開。第一層面是電池層面的本體安全，即通過開發(fā)新的正負(fù)極材料和阻燃電解液，實現(xiàn)電池的本質(zhì)安全；第二層則是過程安全，通過運行過程熱失控模型的構(gòu)建和多信號提取方式精準(zhǔn)預(yù)測預(yù)警火災(zāi)；第三層則是消防安全，在明火發(fā)生之際通過優(yōu)化滅火劑和滅火方法實現(xiàn)高效滅火。由于第一層安全涉及材料體系革新，周期長且難度大，因此儲能消防短期內(nèi)更多關(guān)注第二層和第三層安全。

過去電化學(xué)儲能規(guī)模小，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不成熟，對儲能電站安全重視度相對較弱，主要體現(xiàn)在：

1）滅火防控設(shè)計過于粗糙，起火預(yù)防只到集裝箱和系統(tǒng)層面，對于電池pack和模組層面的預(yù)防較弱；

2）滅火劑無法針對儲能電站與電池材料特性和起火特點開展定制化研發(fā)；

3）起火后多采取全淹沒式撲滅，造成經(jīng)濟損失較大。

2021年底出臺的《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)范》將消防門檻顯著提高：

1）新增要求儲能電站實現(xiàn)PACK級別探測，規(guī)定每個電池模塊宜單獨配置探測器；

2）新增要求電站安裝需具備火災(zāi)識別功能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并與火災(zāi)報警報警系統(tǒng)聯(lián)動；

3）新增對火災(zāi)滅火劑性能提出要求：規(guī)范要求儲能電站滅火要以電池模組為單位，滅火介質(zhì)具有良好的絕緣性和降溫性能，能撲滅電池火災(zāi)和電氣設(shè)備火災(zāi)，且防止復(fù)燃。

在此背景下，以全氟己酮為代表的滅火劑以及PACK浸沒式消防系統(tǒng)在今年有望在儲能市場大規(guī)模使用。

全氟己酮是一種新型滅火藥劑，相比七氟丙烷滅火劑，具備滅火快速、無二次損毀、環(huán)境友好等特點。全氟己酮可通過與燃燒自由基的結(jié)合阻斷燃燒反應(yīng)；其可分解為可與燃燒自由基結(jié)合的更小的基團；同時其常溫下為液態(tài)，接觸高溫電池后，可通過相變帶走大量熱量（汽化熱88kJ/kg），可額外起到物理降溫作用，有效撲滅A/B/C/D/E類火災(zāi)；在噴放后無損害、無腐蝕、無殘留，十分適用于電化學(xué)儲能電池和電氣設(shè)備等高精密、高價值的消防場合。隨著業(yè)主對儲能電站安全重視程度持續(xù)提升，全氟己酮有望替代七氟丙烷成為儲能電站新的主流滅火劑選擇。