5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。

煙臺創(chuàng)為新能源科技有限公司技術(shù)總工李明明在儲能電站專場，發(fā)表了題為“儲能電站消防安全技術(shù)研究”的精彩演講。

演講內(nèi)容如下：

李明明：

各位專家下午好!我來自山東煙臺創(chuàng)為新能源科技有限公司，今天下午給大家匯報的題目是關(guān)于儲能電站消防安全技術(shù)的研究。

這幾天聽報告也聽到歐美國家相關(guān)的技術(shù)專家的介紹，目前歐盟的一些技術(shù)現(xiàn)狀，或者是美國現(xiàn)行的消防標準。我們公司一直是致力于儲能電池的安全技術(shù)研究，目前已在乘用車上有一些新的技術(shù)在應用和形成一些標配市場。在儲能電站當中，我們也是基于鋰電池的安全性做了相應的技術(shù)研究。

今天我的介紹分四個方面，第一是儲能消防安全現(xiàn)狀，第二是儲能安全研究，第三是儲能安全解決方案，第四是技術(shù)成果體現(xiàn)。

儲能消防的安全現(xiàn)狀，主要是因為電池有一個熱失控原因，當然我們的儲能電池不僅包含鋰離子電池，也包括釩液流電池之類的，我們目前最關(guān)注的是關(guān)于鋰離子電池的，因為這幾年通過新能源大巴或者是新能源乘用車上發(fā)生了不少電池熱失控的事故，也是引起了行業(yè)的焦慮。

首先看看全球儲能安全標準的體系建設，這是美國的標準，紐約消防局、美國消防協(xié)會出臺了相關(guān)的標準，還有一些私營公司的標準，這個就不再詳細介紹了。

在國內(nèi)也有相應的行業(yè)標準和地方標準，一個是2014年電化學儲能電站設計規(guī)范，這里面只提到了對站的安全防護，要求不得期貨爆炸，但是具體的措施沒有，還有一個是小型儲能電站消防安全技術(shù)條件，這是由公安部上海消防技術(shù)研究所正在制定的，我們也參與在其中。地方標準方面有深圳市移動式儲能充電系統(tǒng)設計規(guī)范。還有中關(guān)村儲能聯(lián)盟正在制定的相關(guān)標準，另外還有一些企業(yè)標準，比如說中天儲能的集裝箱儲能系統(tǒng)技術(shù)設計規(guī)范，這些標準提出了一些要求，主要是針對傳統(tǒng)的消防預警提出了一些配置化的要求，比如說滅火裝置要配置經(jīng)過認證的產(chǎn)品，但是對集裝箱式儲能電站，它的消防分為兩方面，一個是早期的預警，一個是使用什么樣的滅火藥劑對電池進行有效的安全防護。

我們主要研究的課題在于早期預警上，能夠保護人的安全。

我們看看目前整個儲能電站的安全設計。這是通過BMS的一張圖做的調(diào)整的，無論是鋰離子電池還是梯次電池，它都包含電化學安全、機械結(jié)構(gòu)安全、弱電安全、高壓電安全、熱安全、使用安全。我們公司主要關(guān)注的是使用安全，主要是熱失控預警、熱擴散報警、箱體內(nèi)部火災抑制或消防、終極防護。對于發(fā)生火災之后，是很難滅掉的，只有早期發(fā)現(xiàn)、早期抑制才能對它的問題進行解決。

這是我們總結(jié)的安全防護的遞進式防護措施。電池目前隨著化學技術(shù)的不斷提升，像電解液中增加相應的阻燃劑，再就是電池與電池之間增加安全防護隔離措施，還有隔膜性能的提升，它本身就不容易發(fā)生熱失控，即使發(fā)生熱失控以后也不容易產(chǎn)生起火爆炸。除此以外，萬一發(fā)生安全事故，或者早期的熱失控，必須要提到一個早期的預警信號，這是在今年的新國標當中，有一個熱事故的預警信息，我們把它稱為早期的熱失控預警信息。后邊的防護技術(shù)，在去年6月份之前我們一直把它叫消防，后來公安部消防評定中心認為，針對于鋰電池火災目前沒有一個很好的滅火介質(zhì)去抑制或者是直接把它滅掉。如果要做鑒定或者是CCC認證，只能叫保護，后來就把它更名為電池熱失控預警及防護技術(shù)。就是為了起到一個早期的防護，至于救援那都是放到最后了，只有把預警信息通知給消防，不管是通過水或者是二氧化碳，還是通過泡沫式的消防藥劑對它進行大劑量的應急消防對接。

我們的研究方向主要是集中在BMS的后一期，就是一旦電池發(fā)生熱失控或者是發(fā)生危險點的時候，如何更及時有效地捕捉到這個信號。

這是和公安部天津消防所做的一個課題，這是針對儲能電站梯次利用電站的研究。這是我們課題研究的內(nèi)容。

這是傳統(tǒng)的儲能電站消防，主要是有典型感溫、典型感煙探測氣體，再加上聲光報警器、警鈴，或者是119的聯(lián)動，實現(xiàn)對儲能電站消防設備的安裝。

對儲能電站來說，和傳統(tǒng)的消防是不一樣的，它一旦發(fā)生火災會發(fā)生一個多米諾效應，從一節(jié)傳到另一節(jié)，這個問題發(fā)生之后是很難逆轉(zhuǎn)的。

這是我們在課題研究中的主要的方向，主要是研究熱仿真的模型，熱分散和熱分析的模型，再一個是不同因素影響下的熱失控產(chǎn)生對比鄰電池的熱傳播。同時是火災蔓延的主要傳播路徑。這是為了研究電池熱失控，我們從單體到組合做了一些實驗。上面這個是磷酸鐵鋰軟包的電池，它在產(chǎn)生熱失控之后，首先噴放出大量的煙，但是并沒有迅速的起火燃燒。下面是一個放殼型的磷酸鐵鋰電池，發(fā)生火災之后它會產(chǎn)生大量的煙霧和爆發(fā)性的火災。下面裝了一個氣溶膠型的滅火器，就是防止它發(fā)生火災之后，我們對它進行防護。

這是熱失控的反應機理，在熱失控狀態(tài)下，它會有幾個動作，首先是一個卸壓動作，有代表性的就是卸壓口的打開，防爆閥的打開，防爆閥打開的過程中會形成燃燒。

在這個過程中，卸壓閥一旦打開，它產(chǎn)生的氣體是由哪些組成的?我們要提出一個早期預警的信息是從哪里獲得的，首先分析一下氣體殘素，第二是要分析它的煙氣參數(shù)，不但有電解液的參數(shù)，也許有電線電纜和內(nèi)部區(qū)域的短路，造成煙霧的形成，還有火焰參數(shù)和溫度參數(shù)，這兩個就比較好理解，因為一旦火災形成肯定是伴隨著高溫和大量的火焰。

我把火災分成四個階段：早期狀態(tài)、可見煙狀態(tài)、火焰狀態(tài)和高熱狀態(tài)，我們希望得到的信息肯定是最早期的，最關(guān)鍵的技術(shù)就是早期探測器的使用。

我們分析了火災形成有這么幾個階段，使用什么樣的探測器可以更早期的捕捉到電池熱失控的發(fā)生，或者是沒有發(fā)生熱失控，但是有異常我們怎么把控它。按照剛才那幾個階段來分，需要配置有氣體、煙霧、火焰的傳感器，把它做成一個集體化的探測器，這樣可以有效地防止它的誤報和漏報。因為如果你使用單獨一顆傳感器，會受到外面的很多影響，使你瞬間獲得了一個信號，但是這種信號是錯誤的，會造成一個誤報警，或者是真的就啟動了滅火器。

這里面主要是傳感器的標定、智能算法、高耐用性，還有休眠策略、低功耗策略，當發(fā)現(xiàn)問題以后及時喚醒，一旦喚醒之后進行實時的采集。再有就是可靠性的策略和傳感器失效機制。總之是做到免除誤報和漏報，并且保證它的使用壽命在8到10年，這是我們追求的目標。

這個主要是針對電池包內(nèi)部的不穩(wěn)定性，我們把7項數(shù)據(jù)進行分解，這7項數(shù)據(jù)主要集中在電池包內(nèi)部，比如有的是硅膠，或者是有密封的膠條，或電線電纜，本身它就會產(chǎn)生一些鹵素類的氣體分解，一旦使用的氣敏傳感器放置在電池包內(nèi)部的時候，電池包內(nèi)部并不是潔凈的氣體，從傳感器反映的數(shù)據(jù)是有跳變的，所以我們要有一個早期的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的區(qū)域，把這個信號盡量擬合成一條直線。如果是在穩(wěn)態(tài)區(qū)域，再進行數(shù)據(jù)上升，我們把預警分為四個階段，在穩(wěn)態(tài)區(qū)域是一級狀態(tài)，在穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)之上再進行上升，我們就認為它這是產(chǎn)生異常了，就認為這個是有異常的一個電池包，跟別的是不一樣的，這個二級預警功能主要是應用在電解液的泄露上，2017年我們發(fā)現(xiàn)已運營的車輛有73輛左右的車上有二級預警，電池包的防爆閥被打開了，實際上它并沒有發(fā)生問題，只是因為制造工藝不同，焊接的防爆閥破損了，導致電解液自然揮發(fā)到電池箱內(nèi)部，所以就會有二級預警。三級預警的時候認為這肯定是有事故發(fā)生了，比如說車上發(fā)生這種事故，就跟車有聯(lián)動措施，如果是儲能電站發(fā)生問題，就會跟它的排風系統(tǒng)、電控系統(tǒng)方面產(chǎn)生一些控制變化。四級預警的時候就是確認火災，通過遠程啟動或者是手動啟動。

這是一些機理研究，這是測的三元電池的火災狀態(tài)，一旦發(fā)生火災它蔓延是比較快的，如果不在早期進行防護，它很可能會形成一個災難性的后果，就是讓你整個電池都燃燒起來。

剛才分析了那么多，主要是在不同成組或不同工況下的研究狀態(tài)，最終達到獲取電池熱失控模型，讓我們更早期地知道電池熱失控產(chǎn)生了，能夠把這個信號發(fā)出來，或者知道馬上就要有火焰形成了，及時噴放滅火器，把表體的溫度降下來。

下面講一下我們給客戶做的幾個方案，這些都是國標已經(jīng)建立的標準，因為做儲能電站安防的時候，有的地方客戶是要求要驗收的，要求你提供3C或者是相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)鑒定，或者是UR認證、CE認證，或者是有的做建筑類的分布式儲能，像北京這種比較多，我們遇到的客戶也很多，他們有的都建在樓底下，這個消防車進不去，但是施工的時候要按照建筑的標準做，因為現(xiàn)在沒有儲能電站的相關(guān)安全標準，只能先使用建筑類的消防設計方案。

我們的設計目標是智慧預警，其中智慧預警當中有：漏液預警，四級報警，多種媒介。物聯(lián)網(wǎng)預警功能設計，具有定位報警、短信報警、微信報警、語音報警功能，實現(xiàn)自動及時預警。第二個是智慧消防，我們做到多級防護，采用四級消防防護設計，對電池箱體單元體、電池柜、儲能集裝箱淹沒防護和外部消防應急借口設置四重消防保護。每級火災防控的火災探測器自動啟動滅火，緊急情況下可通過手動啟動滅火，也可通過消防主站后臺系統(tǒng)啟動消防裝置，緊急啟動語音119報警，多滅火介質(zhì)分階段接入。第三是全周期檢測，我們做到實時分析、智能判斷。第四是安全結(jié)構(gòu)設計，適合不同場合下的安全防護。

這是目前的整個設計方案，主要有外部供電，這和BMS一樣，我們這個主要體現(xiàn)在可以跟BMS進行遠程的數(shù)據(jù)聯(lián)動，并不用使用單獨的系統(tǒng)通訊。集裝箱向著更智能化、集成化的方向發(fā)展，可以把火災數(shù)據(jù)統(tǒng)一送到站控系統(tǒng)當中去，通過你的消防主機能把所有的數(shù)據(jù)送到站控系統(tǒng)當中，有利于后臺的系統(tǒng)集成。

下面主要講幾個方案，這里每個電池簇都裝了一個探測器，上面使用的是管道式的七氟丙烷的滅火方式。

這個是20尺的防護方案，它用的是氣溶膠的防護方式，因為兩邊已經(jīng)沒有空間放七氟丙烷了，所以就改成了氣溶膠。

這也是給客戶做的一個方案，這是地下室的一個方案，這一個建筑式的，它必須要通過相關(guān)的驗收，所以選擇的是七氟丙烷的系統(tǒng)。

這個集裝箱比較小，大家可以看到在消防的部位蹲了一個七氟丙烷的滅火罐。

這是剛才看到的那個圖，它是比較小的空間。

下面介紹一下顯示模塊，這和儲能電站的后臺系統(tǒng)是對接的，我們把它分為正常模式、維護模式、自動模式和半自動模式，正常和維護比較好理解，我們認為不管是什么樣的滅火藥劑，只要噴放就會對人帶有一定的影響，一旦噴放以后，不但說它有沒有毒，哪怕是氣溶膠一旦噴放完了以后，會到人的皮膚的灼傷，或者是眼睛都會造成一定的傷害，所以有一個自動和半自動狀態(tài)，在人不在的時候可以恢復成自動狀態(tài)，讓它遠程自動控制。

我們通過大量的研究，也跟公安部做了一些聯(lián)合實驗，同時在公安部也做了一些實驗報告，取得了科技部的成果評價。儲能電站最近剛剛開始做，最近做了30多個儲能電站，這是我們之前的探測器發(fā)現(xiàn)的技術(shù)成果，這些案例是截止到去年3月份左右，一直到今年還有很多的案例，實踐證明我們的探測器在電解液漏液方面更靈敏，可以很快發(fā)現(xiàn)電解液漏液體，我們目前做的整車企業(yè)比較多，除了儲能電站以外，因為這也都是電池，像中通、宇通、上汽大通、吉利等等都是我們的客戶，我們和好多的企業(yè)都形成了長期的供應商伙伴。我們在2017年探測預警裝置的出貨量接近10萬套，標配了好多電池廠和乘用車。

在儲能電站方面，我們也做了一些項目，很多還在施工過程中。乘用車和電池長方面，這是我們2014年就開始發(fā)展的業(yè)務。

我們一直致力于電池的熱失控或者是熱失控后期的熱擴散的安全防護，我們公司主要的精力就是針對電池的安全做一些被動式的安全防護方案，目的是為提升安全預警更早期的得到信號，同時為人員提供更早的安全防護和撤離的時間為目標而奮斗。

(本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核)