峰会倒计时7天
主办单位：高工储能、高工锂电、高工咨询
总冠名： 众钠能源
峰会时间：2023年4月24日
峰会地点：苏州日航酒店
2022年10月，海南省莺歌海盐场100MW平价光伏项目储能电站中的1个电池舱储能电池发生起火，虽未发生人员伤亡，但再次引起社会对储能电站安全风险的担忧。根据不完全统计，2011到2022年全球将近发生50例电化学储能电站起火或爆炸安全事故，其中2022年安全事件达到至少17起。随着电化学储能装机规模的快速扩大，储能电站安全问题日益受到重视。
在产品本质安全短期难实现的情况下，过程与消防安全成解决起火问题的关键
电化学储能电站起火内因主要因为电池及系统设备制造瑕疵引起的，具体包括电芯极片毛刺、隔膜质量缺陷、极片含水分、杂质、极耳过长等。外因则主要是锂枝晶生长，过充过放、内外短路、电池受到外部冲击、挤压、跌落和高温等干扰。其中锂枝晶在目前的材料体系中难以避免：在锂电池充电过程中锂离子还原形成的树枝状金属锂，严重时候将刺穿隔膜，引起短路、自燃等危险。
锂电池热失控过程可概括为以下步骤：在各种滥用作用下电池内部温度升高出现SEI膜分解（~80℃）→阳极与电解质发生反应（~100℃）→电解质分 解产生可燃气体（~110℃）→ 电池内部压力增加（~120℃）→ 隔膜融毁（~135℃）→阴极发生化学反应（~200℃）；锂电池外部表现为气体逸出→安全阀破裂→着火→爆炸。整个过程发生一系列复杂化学反应，温度不断升高，放热速率越来越快，内部大规模短路，热量快速集聚触发热失控。
2011-2022年全球电化学储能电站安全事故事件
数据来源：公开资料，高工产研新能源研究所（GGII）整理，2023年3月
现阶段行业对电化学储能系统的火灾防控只要围绕三大层面展开。第一层面是电池层面的本体安全，即通过开发新的正负极材料和阻燃电解液，实现电池的本质安全；第二层则是过程安全，通过运行过程热失控模型的构建和多信号提取方式精准预测预警火灾；第三层则是消防安全，在明火发生之际通过优化灭火剂和灭火方法实现高效灭火。由于第一层安全涉及材料体系革新，周期长且难度大，因此储能消防短期内更多关注第二层和第三层安全。
过去电化学储能规模小，行业标准规范不成熟，对储能电站安全重视度相对较弱，主要体现在：
1）灭火防控设计过于粗糙，起火预防只到集装箱和系统层面，对于电池pack和模组层面的预防较弱；
2）灭火剂无法针对储能电站与电池材料特性和起火特点开展定制化研发；
3）起火后多采取全淹没式扑灭，造成经济损失较大。
2021年底出台的《电化学储能电站安全规范》将消防门槛显著提高：
1）新增要求储能电站实现PACK级别探测，规定每个电池模块宜单独配置探测器；
2）新增要求电站安装需具备火灾识别功能的视频监控系统，并与火灾报警报警系统联动；
3）新增对火灾灭火剂性能提出要求：规范要求储能电站灭火要以电池模组为单位，灭火介质具有良好的绝缘性和降温性能，能扑灭电池火灾和电气设备火灾，且防止复燃。
在此背景下，以全氟己酮为代表的灭火剂以及PACK浸没式消防系统在今年有望在储能市场大规模使用。
全氟己酮是一种新型灭火药剂，相比七氟丙烷灭火剂，具备灭火快速、无二次损毁、环境友好等特点。全氟己酮可通过与燃烧自由基的结合阻断燃烧反应；其可分解为可与燃烧自由基结合的更小的基团；同时其常温下为液态，接触高温电池后，可通过相变带走大量热量（汽化热88kJ/kg），可额外起到物理降温作用，有效扑灭A/B/C/D/E类火灾；在喷放后无损害、无腐蚀、无残留，十分适用于电化学储能电池和电气设备等高精密、高价值的消防场合。随着业主对储能电站安全重视程度持续提升，全氟己酮有望替代七氟丙烷成为储能电站新的主流灭火剂选择。
储能各类灭火剂性能对比
数据来源：公开资料，高工产研新能源研究所（GGII）整理，2023年3月
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