磷酸鐵鋰電池為主的電化學(xué)儲能電站消防安全是行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn),特別是電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)事故機(jī)理復(fù)雜多變,在熱失控后會析出氫氣、一氧化碳等可燃?xì)怏w,同時易復(fù)燃,如何阻斷電池的燃燒鏈?zhǔn)切袠I(yè)的難點(diǎn)。
由于電池火災(zāi)的復(fù)雜性,現(xiàn)有的各類電池滅火介質(zhì)均存在一定的局限性,不能保證在各種工況下能完全有效抑制熱失控蔓延,行業(yè)對現(xiàn)有各類滅火介質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)和成效爭議也較大,國內(nèi)外相關(guān)政策文件和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也未明確采用何種滅火介質(zhì)可有效抑制熱失控火災(zāi)。
例如,7月1日起實(shí)施的國標(biāo)《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》提出“滅火介質(zhì)應(yīng)具有良好的絕緣性和降溫性能,自動滅火系統(tǒng)應(yīng)滿足撲滅火災(zāi)和持續(xù)抑制復(fù)燃的要求”;國家能源局印發(fā)的2023版“二十五項(xiàng)反措”提出“滅火系統(tǒng)應(yīng)滿足撲滅電池明火且不復(fù)燃的要求”。
可以看出,由于磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э貦C(jī)理復(fù)雜和目前技術(shù)的局限性,現(xiàn)有的政策文件和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范均只提出滅火“功能性”的要求,并未明確采用何種滅火介質(zhì),采取何種滅火介質(zhì)也是當(dāng)前行業(yè)的“模糊地帶”。
安全是底線,也是難點(diǎn)。隨著近兩年各地百兆瓦級乃至GWh級大型電化學(xué)儲能電站的逐步建成投運(yùn),特別是今年來,40余座大型電化學(xué)儲能電站并網(wǎng)投運(yùn),提升大型電化學(xué)儲能電站在全壽命周期內(nèi)的安全運(yùn)維能力迫在眉睫。
大型電化學(xué)儲能電站電池等設(shè)備數(shù)量多,占地面積大,技術(shù)路線多樣,火災(zāi)滅火系統(tǒng)復(fù)雜,一般在電池艙(柜)普遍設(shè)置可燃?xì)怏w探測器、感溫感煙探測器等,同時配置七氟丙烷、全氟己酮、細(xì)水霧、氣溶膠等滅火介質(zhì),并配置水消防作為保底兜底的手段。
電化學(xué)儲能電站一般采取少人值守的模式,每班一般配置兩名運(yùn)維人員,運(yùn)維人員少,對運(yùn)維人員的綜合素質(zhì)要求較高。同時電化學(xué)儲能在大多地區(qū)是一個新興事物,運(yùn)維人員普遍缺乏電化學(xué)儲能相關(guān)知識和電站的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn),特別是消防安全的機(jī)理以及事故反應(yīng)過程,相對常規(guī)的變配電工程、新能源工程,磷酸鐵鋰電池儲能為主的電化學(xué)儲能火災(zāi)撲滅難度加大,火災(zāi)危險性更高,對運(yùn)維人員的挑戰(zhàn)更大。
安全作為重中之重,運(yùn)維人員應(yīng)熟練掌握電化學(xué)儲能系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理和儲能電站的消防安全設(shè)施,在運(yùn)行中避免發(fā)生安全事故,同時一旦偶發(fā)安全事故應(yīng)及時采取有效措施,避免事故范圍擴(kuò)大和人身傷亡事故。
為提升運(yùn)維時磷酸鐵鋰電池為主的大型電化學(xué)電站消防安全水平,結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)提出幾點(diǎn)建議。
首先,合理設(shè)置探測器動作闕值。可燃?xì)怏w探測器目前已成為“標(biāo)配”,可燃?xì)怏w的動作闕值設(shè)置水平層次不齊,例如,部分項(xiàng)目為保證儲能系統(tǒng)的安全,可燃?xì)怏w探測器動作闕值設(shè)置很低,導(dǎo)致報警系統(tǒng)頻繁誤動,給運(yùn)行帶來極大的困擾。因此,可燃?xì)怏w探測器、感溫感煙探測器等動作闕值應(yīng)合理設(shè)置,既不能“拒動”也不能“誤動”。此外,BMS的溫度、電壓、電流報警和動作定值也需結(jié)合電池特性、運(yùn)行方式等合理設(shè)置。
其次,定期維護(hù)消防設(shè)備。由于熱失控火災(zāi)事故屬于偶發(fā)事故,消防安全設(shè)備基本處于“待命”狀態(tài),為保證消防安全設(shè)備性能可靠,需開展定期維護(hù),特別是部分消防安全設(shè)備較為“嬌嫩”,例如,一段時間后部分消防安全設(shè)備的精度將發(fā)生偏差,氫氣等可燃?xì)怏w探測器壽命較短、壓力容器儲壓設(shè)備安全問題凸出。因此,應(yīng)定期開展消防安全設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng),每年至少進(jìn)行一次全面檢測,同時開展日常、定期、專項(xiàng)的巡視,保證消防安全設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。
最后,加強(qiáng)消防安全演練。國內(nèi)外均發(fā)生過儲能電站熱失控后消防滅火過程中的人身傷亡的慘痛事故,重要原因之一是消防人員對電池?zé)崾Э貦C(jī)理的不熟悉,因此,開展消防應(yīng)急演練并建立與當(dāng)?shù)叵啦块T的聯(lián)動機(jī)制很有必要。國標(biāo)《電化學(xué)儲能電站應(yīng)急演練規(guī)程》(GB42317-2023)已于近期發(fā)布,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電化學(xué)儲能電站運(yùn)維過程中的應(yīng)急演練計(jì)劃編制、工作準(zhǔn)備、過程實(shí)施、評估總結(jié)和持續(xù)改進(jìn)的要求,具有很好的指導(dǎo)意義。需要說明的是,消防應(yīng)急演練不能流于形式,應(yīng)注重真實(shí)性。同時,建議與當(dāng)?shù)叵啦块T建立聯(lián)動機(jī)制,一方面通過對運(yùn)維人員和消防隊(duì)員進(jìn)行電池?zé)崾Э貦C(jī)理的培訓(xùn),避免真實(shí)發(fā)生熱失控火災(zāi)后的“誤判誤動”;另一方面,通過消防聯(lián)合應(yīng)急演練加強(qiáng)互動,保證一旦發(fā)生火災(zāi)后能夠快速果斷采取有效措施,避免熱失控的擴(kuò)散,保證人身和財(cái)產(chǎn)安全。部分地區(qū)已開展聯(lián)合消防演練,例如蘇州昆山儲能電站、山東慶云儲能電站均通過與當(dāng)?shù)叵啦块T的應(yīng)急演練,提高事故處置能力,實(shí)現(xiàn)火災(zāi)事故的快速反應(yīng)和高效處置。