锂电池储能电站火灾防治及灭火对策.pptx

;背景

锂电池储能安全问题

锂电池储能火灾和爆炸原因分析

锂电池储能电站火灾灭火救援策略;;发展以水电、太阳能、风能为代表的清洁能源是降低碳排放的主力军;截至2020年，全球已投运储能项目累计装机规模191.1GW。其中抽水蓄能累计装机量最大，为172.5GW，电化学储能累计装机规模紧随其后，为14.2GW。在各类电化学储能技术中，锂电池累计装机规模最大，为13.1GW。;全球电化学储能市场累计装机规模;2020年全球新增电化学储能项目地区分布（MW%）;十四五期间，预计我国电化学储能累计规模2021-2015年复合增长率为57.4%，市场将呈现稳步、快速增长的趋势;湖南电网调峰压力大，十四五期间调峰缺口最大可达480万千瓦（2020年湖南电网最大负荷是3150万千瓦），新能源消纳困难，亟需发展储能。;湖南锂电池储能电站建设情况;1;锂电池储能系统介绍;电池舱内部;;内部构造;单个电池包内部构造;国外储能电站火灾事故（韩国24起，均是三元锂电池）;2018年6月2日下午4时，韩国DAEMYOUNGGEC公司的4MW/12MWh锂离子电池储能系统发生火灾，708平方米的临时建筑及3500多块电池全部被烧毁，直接损失达46亿韩元。;2020年5月27日下午17:30左右，位于韩国全罗南道海南郡的光伏储能系统发生火灾，造成约4.6亿韩元的财产损失。;2019年4月19日，美国亚利桑那州，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;国内储能电站火灾事故;2017年12月22日，山西某电厂9MW调频项目2号储能集装箱柜发生火灾，并伴有爆炸次生灾害。山西省公安消防总队已向全省发出通报（晋公消办【2017】382号）。;2018年8月3日，江苏扬中某用户侧磷酸铁锂储能电站发生火灾，一个储能集装箱整体烧毁。;2021年4月16日12时17分，北京市丰台区集美大红门光储一体化电站起火；14时15分，消防员打开电站北区舱门时突发爆炸，造成2名消防员牺牲，1名消防员受伤，1名电站员工失联，明火持续12小时才被控制。事故发生前，电站正在进行施工调试。;集美大红门光储一体化电站火灾的直接原因：

负载端短路，大电流冲击返送至储能系统，形成短暂的大电流过充电，造成电池燃烧起火，同时电池材料不断分解产生大量可燃气体（氢气、一氧化碳等），当打开电池舱门时可燃气体与氧气接触，导致了爆炸。;;锂离子电池安全问题的诱发因素;锂离子电池安全问题的发生机制-电池本体;电池热失控释放的能量有多少？

以100Ah的三元锂电芯为例，一个电芯存储的电能为：

100Ah*3.7V*3600s=1332kJ

同时，热失控时还会存在副反应释放能量。，一个100%SOC（电池的剩余容量）的电芯热失控释放的总能量中有42%来自电能转化而来，电能转化热能效率约28%，其他大多来自内部材料的分解等副反应。

一个电芯热失控后释放的总能量为：

1332kJ*28%/42%=888kJ

作为对比，1gTNT炸药的能量为4184J。

简单计算可知：一个100Ah的电芯热失控后释放的总能量相当于212gTNT当量。;与TNT爆炸相比，电池热失控时释放能量时间级数相差了10000倍左右，不至于产生和爆炸一样的冲击效果，对人的伤害远没有想象中的那么大。;（1）SEI膜分解导致电解液在裸露的高活性碳负极表面的还原分解;（2）充电态正极的热分解;（3）电解质的分解;（4）粘结剂与高活性负极的反应;电池热失控发展过程如下;磷酸铁锂电池主要的气体分解产物;;目前锂电池储能系统安全体系包括电池本体、储能系统热管理、消防等方面;国家电网公司执行严格的检测标准，保障锂离子储能电池的安全入口;类似我们熟知的AEB（自动刹车辅助系统）和车道偏离预警。主动提前采取措施或预警，避免电池进入失控状态；

1、电滥用预防：电池管理系统（BMS）实时监控每一颗电芯状态，并给出最合理的充放电策略，确保电池在全生命周期内不会出现过充、过放、过温、过流或短路等电滥用工况。;2、热滥用防护：通过电池包的热管理优化设计，确保电池电芯在合理温度范围内。及时释放电池包内堆积的热量，可以极大降低过热导致热失控的风险。;目前，储能电站传统的灭火手段主要有七氟丙烷、水消防等，但是，传统灭火方式难以满足储能锂电池灭火需求：

（1）七氟丙烷可快速扑灭明火，但无降温作用，不能控制电池温度，电池很容易复燃，热失控会持续产生可燃爆炸性气体。;（2）储能系统高压带电，水会导电，可能造成设备损坏，甚至造成储能电池短路诱发火灾。;根据2021年4月16日北京集美大红门25MWh储能站火灾事故的分析报告，事故可能原因及给我们的启发：

（1）电池本体

该站可能存在电池选型不当，电池基本安全质量无法保