4月16日下午,北京市丰台区南四环一储能电站起火爆炸,事故导致2名消防员牺牲和1名员工失联,另有1名消防员受伤。47辆消防车235名指战员耗费12个小时才扑灭明火。
据统计,在过去的一年中全世界此类储能电站发生火灾超过30起。2017年8月-2019年6月,韩国发生了23起锂电池储能项目的火灾,就在今年4月6日下午,韩国又一光伏电站的储能系统起火,共造成约4.4亿韩元损失。我国的江苏、北京等地都发生过类似的储能电站火灾。
电化学储能电站是利用可充电的电池储存电能,目前主要是三元锂电池和磷酸铁锂电池两种形式。北京储能电站使用的是磷酸铁锂电池。当磷酸铁锂电池热失控时,电解液中会析出多种易燃易爆的气体,比如一氧化碳、氢气、乙烯、甲烷、乙烷、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等,这些气体与空气混合形成了爆炸性混合物,遇火源即会发生剧烈爆炸。
我国《电化学储能电站设计规范》(GB51048-2014)偏重于站内建(构)筑物的火灾防范,未要求锂电池等储能元件设置自动消防设施进行保护。另外,《电动汽车用动力蓄电池安全要求》(GB 38031-2020),仅提出“单个电池热失控引起热扩散,进而导致乘员舱发生危险之前5min,应提供一个热事件报警,提醒成员疏散”;也未明确要求设置锂电池自动灭火装置。目前,国内涉及锂电池火灾防控的标准,只有应急管理部消防产品合格评定中心发布的产品标准《电动客车锂离子动力电池箱火灾防控装置通用技术要求》(CCCF/XFJJ-01),现有多家企业取得了火灾抑制装置的技术鉴定证书(非三元体系锂电池),但这类产品只能应用于体量较小的车用锂电池箱,无法适用大容量的电储能装置。随着储能电站火灾事故频发,国内外逐步意识到消防安全的重要性,部分电站开始增设自动消防设施。如:美国亚利桑那州电池储能项目设置了Novec1230(全氟己酮)灭火系统;江苏昆山储能电站在锂电池预制舱应用了七氟丙烷气体灭火系统和高压细水雾灭火系统。
据悉,中国科学技术大学在同一试验工况下,电池自由燃烧时分别喷射二氧化碳、七氟丙烷、细水雾、全氟己酮进行灭火,对比各类灭火剂对锂离子电池火灾的灭火抑制效果。二氧化碳使用后仍存有火焰;七氟丙烷使用后仍发生少量的燃烧;细水雾使用后没有发生燃烧,但要达到比较好的效果,喷射时间必须足够长。全氟己酮使用后,电池未出现明火,且未复燃。研究表明,几种灭火剂基本都可以扑灭火焰,但是降温效果不一样,并且有的会出现复燃。因此,储能站锂离子电池火灾的难点不在于灭掉明火,而是如何降低事故电池热失控的剧烈程度,实施有效的降温、抑制。
全氟己酮在常温下是液态,接触高温电池后,通过相变带走大量热量;还可以切断火焰燃烧的自由基,起到化学抑制作用。后期试验可增大剂量,优化全氟己酮灭火的降温效果,通过对多个表面温度共同拟合寻找较优的用量。目前各类灭火剂中针对锂离子电池火灾全氟己酮还是最有效的,既能够快速扑灭明火,又有较好的吸热降温作用。今后也可利用全氟己酮和细水雾灭火系统协同处置锂离子电池火灾,使电池的峰值温度更低,降温速度更快,进一步提升储能电站的安全性。
山东天康达安防科技有限公司一直致力于全氟己酮火灾防控技术应用、产品研发和标准编制工作。目前自主研制出包括锂电池火灾抑制装置在内的十大系列全氟己酮灭火产品及专用喷头,获得国家专利15项;先后承担了新能源电动汽车消防安全、电力系统火灾防控、轨道交通火灾防控等多项全氟己酮应用技术研究课题;主编了国内第一部全氟己酮应用性团体标准和省地方标准;自主研发了国内第一条也是唯一被认可的全氟己酮应用灌装线。
近年来,山东天康达公司已为国内多家储能电站编制了全氟己酮火灾防控设计方案。方案中消防系统设计为两级响应、分别动作,以达到早期监测、及时报警、迅速灭火、整体降温、长效抑制的效果。下一步公司将继续深入与储能电站安全相关的科研院所和专家开展合作,充分发挥全氟己酮高效灭火、快速降温、绝缘无毒、洁净环保的优势,重点研发适用于储能电站火灾防控产品,并推动相关标准的制订,加强储能电站的消防安全。
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