储能系统火灾早期发现早期抑制方法

一、储能系统需要消防的重要性

大型储能电站的消防及火灾抑制是储能行业必须面对并且也是亟需解决的难题，是不是储能系统安装了相应的消防系统后就不会产生火灾呢，答案是否定的。全球的储能研发技术人员在储能系统消、防灭火这块的改善完善一直在进行中。

电化学储能舱火灾抑制方案以“早发现、早处置”为原则，在热失控初级阶段进行预警和精准抑制处理，将电化学储能舱的损失尽可能减小。

热失控探测报警：采用锂电池专用复合火灾探测器，在每个电池簇上布置若干复合火灾探测器，同时检测电池箱的温度、一氧化碳（CO）、氢气(H2)、电解液泄漏气体(VOC)、烟雾等参数。

包级灭火：全氟己酮通过专用管道直接作用于最小起火单元---失控电芯火灾抑制：热失控初期使用全氟己酮无损精准定点多次喷射灭火，持续降温；同时，采用水喷淋作为最后保障手段，将热失控控制在电池仓中，防止燃爆蔓延。

逻辑控制：电化学储能舱火灾报警控制器（控制装置）具有丰富的逻辑控制与系统联动功能，能够满足多样化的消防需求。

锂电池在发生失效、火灾甚至爆炸行为之前，都要经历热失控阶段。当锂电池内部化学放热反应所产生的热量未被及时耗散，使电池内部温度达到电池隔膜损坏温度时，将导致电极直接与电解液接触，短时间内释放大量热量和可燃气体，导致火灾或爆炸的发生。

二、储能消防系统，火灾早期抑制方法

1、水基泡沫自动喷水灭火系统

锂电池火灾本质上是热失控引起的，灭火手段中降温是一个重点，由于水的有效冷却特性，水基自动喷水灭火系统被广泛用于一般商品的消防，然而，应用于锂离子电池储能系统的水基自动喷水灭火系统的有效性还需要进一步研究。

目前，水基泡沫灭火系统在抑制基于锂离子电池的储能系统大规模火灾方面的总体有效性和实验室数据还存在差距。水基灭火系统的劣势如下：

1）水的高电导率可能会导致电池短路，从而引发附加的起火风险。

2）为了防止热失控蔓延，需要消耗大量水将电池冷却到临界温度以下，造成一定程度的水资源浪费。

3）锂离子电池火灾用水会增加CO、H2和HF等废气、有毒气体的生成。水会导致锂离子电池内有机物不完全燃烧，从而产生有毒的CO而不是CO2；当使用水时，H2在不燃烧的情况下释放，增加其了浓度；水与五氟化磷反应生成HF。

4）由于电池模块密集的安装结构，一旦停止用水，无法达到法冷却效果时，电池内部可能会再次起火。

2、细水雾灭火系统

细水雾的灭火机理主要是吸热冷却、隔氧窒息、辐射热阻隔和浸湿作用。当锂电池出现火灾时，细水雾喷头瞬间喷射而出，直接作用于火焰表面，快速达到隔氧窒息效果，从而抑制火焰的燃烧。

同时，细水雾雾滴粒径大小为1000μm，而传统喷水系统的液滴尺寸约为5000μm，细水雾受热后极易气化，这个蒸发的过程将带走大量热量，从而迅速冷却火灾区域。

在实验室规模的锂电池火灾中，细水雾灭火系统表现出了极好的电池降温和阻止复燃的效果。ZhangL等人研究发现，向细水雾系统中添加表面活性剂和凝胶剂还能有效减少灭火和冷却相邻模块所需的水量。

尽管细水雾灭火系统存在使用过程中将产生有害气体等一些已知缺点，但在试验室级别火灾中所表现出的理想灭火效果，促使越来越多的锂电池制造商选择细水雾灭火系统。

3、惰性气体灭火系统

由于惰性气体导电性低，作为灭火剂灭火后全部挥发，无残留物，对环境无污染等特性，使得其广泛应用电气、电子元件机组等带电作业等场合。

研究发现，N2、CO2、He等惰性气体的不燃、不支持燃烧的特性对由锂离子电池热失控引发的火灾具有抑制作用。

当锂离子电池储能系统发生火灾时，废气或烟雾探测系统激活，在封闭环境中使用惰性气体可快速降低O2浓度，进而阻隔燃烧物与O2接触，从而达到窒息的目的，以抑制火势继续蔓延。

惰性气体灭火系统与水基系统不同，气体灭火剂可以深层次的穿透锂离子电池火灾，但气体的冷却性能较差，通常无法阻止热传播蔓延。