Solution
解决方案
电化学储能解决方案
中国储能市场规模介绍
- 2020年全球储能市场新增装机达5.3GW/10.7GWh,中国储能新增部署规模约1.2GW/2.3GWh，居全球之首。
- “十四五”期间，中国储能市场预计将增长10倍以上。BNEF预测，到2025年储能装机量将达到10.3GW/23.8GWh(保守估计)或 13.9GW/32.8GWh(乐观估计)。
- 储能系统主要应用于独立式移峰，可再生能源配储，电网输配侧应用，工商业应用，调频应用
储能事故频繁
- 2017年8月到2019年5月， 韩国发生了23起储能电站起火事件， 频繁的事故迫使其储能项目停运整顿，所有23起储能系统火灾事故中有14起在充电后发生，6起发生在充放电过程中，3件是在安装和施工途中发生火灾。
- 2017年9月24日上午11点29分左右， 韩国江原平昌郚美炭面平安里(音译)风力发电站的储能系统发生未知原因的火灾， 时隔2小时30分钟后熄灭。
- 2019年4月19日， 位于亚利桑那州Surpise市， APS公司下属McMicken变电站的2MW/2.47MWh锂电储能系统发生着火爆炸事故， 并造成多名消防人员受伤，引起了多方关注。
- 2021年5月17日， 北京集美家居大红门储能电站发生爆炸， 该起事故很可能因储能电池安全质量、电池管理系统和气象环境等因素导致。
据不完全统计， 全世界范围内锂电池储能火灾安全事故在过去的一年内发生超过30起，造成了重大的财产损失。 因此，在锂离子电池成本降低到商业化的拐点后，储能系统的消防安全问题就成为制约锂离子电池电力储能大规模推广的关键瓶颈。
储能法律法规、标准
国家标准
GB 51048-2014《电化学储能电站设计规范》—上半年刚发布了新的征求意见稿
团体标准
T/CEC 373-2020预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范
T/CECS 10171-2022《预制式全氟已酮灭火装置》
《锂离子电池储能系统防火技术规程》《锂离子储能电站火灾预警防控系统要求》-中国工程建设标准化协会标准
地方标准
DB11T1893-2021《北京市储能电站建设及运行规范》
江苏省电网《关于印发预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术措施(试行)》多省编制储能电站消防验收标准
DB37/T 3642-2019《全氟已酮灭火系统设计、施工及验收规范》
部门标准
国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》
国网设备部-电化学储能电站消防提升措施
储能消防系统思考
适用于电化学储能系统的消防系统
主动防火设计主要有两方面考虑:
- 一是通过电池管理系统实现电池日常运维的参数测量实现异常电气参数识别:-热失控征兆；
- 二是通过热失控早期预警和灭火装备实现对火灾的防控。其中适用于锂离子储能电站的消防系统应根据锂电池的火灾特性进行开发设计，另外与电池管理系统进行有效的联动控制。
1、多级预警多级预警是指根据电池热失控、电解液泄漏、电气火灾初期、电池热蔓延等不同严重程度进行分级控制，方便运维操作。诸能电站的消防系统需要实行分级预警机制，采用多级消防处理控制，降低储能系统大范围的起火风险，可有效保障储能系统的安全。
2、安全联动
- 一是如何快速有效的检测出电池的热事故隐患和热失控状态，采取不同的预警信息(声光信息)；
- 二是出现热失控的状态下如何快速启动消防设施，实现有效灭火;
- 三是储能集装箱内部信号，报警、故障、动作信号联动，动作信号是在系统存在火灾确认信号或灭火装置处于异常状态时(延时、启动或放气)联动消防动作继电器，断路器动作，停止充放电，同EMS等管控系统联动。
- 解决现有和运营系统中热失控级联，通风和抑制的联动控制;
- 采用通风，灭火或冷却系统，以管理将来储能设施的热失控:
- 采用可减慢，或停止热失控期间电池单元和模块间的级联或传播的电池及电池储能系统设计:
解决方案逻辑图
剑安科技储能消防整体解决方案
剑安科技储能消防布局图
剑安科技储能电池族防护方案
电池簇:每个电池簇中放置一个探测控制器，簇体上方设有灭火药剂及消防水接口;簇体下方设有排水口;并在其中一个簇中设置一个灭火药剂罐体。
管路:运输灭火药剂及消防水，布置方式如图所示。
探测控制器:实时探测簇内的环境，当发生热失控时候打开对应簇的电磁阀。
数据集中器:接收探测控制器的报文，实现控制灭火装置启动，及转发数据。
电池簇
电池簇采用半封闭结构，灭火装置安装在电池簇的顶部电池箱之间设置疏水盖板， 底部设置排水口。
消防管路
电池簇侧壁设置消防管路，管路连接顶部的灭火装置管路上设置喷口， 每个电池簇分别设立电磁阀进行单独控制;
探测控制器
探测控制器设置在电池簇顶部，探测器内集成烟雾、温度、C0、VOC多种传感器，对簇内环境进行探测，并设置一条感温线， 感温线从每个电池箱内部穿过，簇电磁阀的开启由所在箱的探测控制器来实现。
储能智慧消防产品与配置
储能消防案例
一、储能设施（储能电站、充电桩、机箱/柜、锂电池等）发生火灾因素
1、电池系统缺陷：如电池存在极力和切断不良、活性物质涂层不良等制造缺陷极可能发生火灾；
2. 电击保护系统不良：如电池保护装置内部件受损将导致直流接触器绝缘性能下降发生起火；
3、经营环境管理不足：如水分、粉疹、盐水等环境水分侵入电池系统导致熔融痕迹而出现绝缘性能下降并引起火灾；
4、储能系统内部能量失控产生高温引发火灾。
二、储能系统易发生火灾部位
- 变压器及高压开关柜：变压器装置若为带油设备,变压器装置内部故障时会引起电弧加温，有燃烧及爆炸的可能；
- 低压开关及控制柜：充放电和电能输出过程中的不稳定性可能存在火灾隐患；
- 电力转换系统：系统转换过程中可能存在过充、温度过高等隐患；
- 电池矩阵（电堆）：蓄电池在充放电过程中长期运行电解水会产生微量的氢气，若室内通风不畅或排出管道堵塞，氢气在室内或局部的封闭空间聚集达到一定浓度，外部遇明火撞击、雷电、或静电放电火花、短路过充或过放等各种意外因素，可能形成火灾甚至爆炸隐患；
- 储能电站厂房内电子设备：环境湿度不符合国家标准规范要求致使电子设备因空气湿变过大发生故障引发火灾事故。
