中國儲能網(wǎng)訊：第十二屆中國國際儲能大會演講速記如下：
熊孝新：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家大家下午好！我是國安達股份有限公司技術(shù)中心的熊孝新，很高興有機會在這里跟各位專家針對儲能消防安全課題交流跟探討。接下來我要介紹的是針對電化學(xué)儲能系統(tǒng)消防安全的解決方案。
第一部分，針對電化學(xué)儲能電站火災(zāi)防控行業(yè)背景，這塊簡單介紹一下，因為大家都是在行業(yè)內(nèi)，所以針對儲能電池和電化學(xué)儲能電站這一塊的發(fā)展過程，不多介紹。
今天在儲能大會的會場，參觀人員以及參展企業(yè)的情況都可以看到，儲能包括電化學(xué)儲能是非?；馃岬臓顟B(tài)，這個火熱狀態(tài)隨著儲能電池的使用量級以及應(yīng)用層級逐步增多，伴隨而來的是針對儲能電池，特別是鋰離子電池的火災(zāi)事故和發(fā)生幾率，也處于增長的趨勢。我們統(tǒng)計了一下國內(nèi)以及國外的針對電化學(xué)這一塊儲能電池所發(fā)生的安全事故的情況，大家比較有印象的是北京集美大紅門事件，南樓起火引起北樓的爆炸，電池的熱失控會伴隨著這樣一些火災(zāi)風(fēng)險，在鋰電池這一塊，目前還沒有完全說是絕對安全的鋰電池。隨著電池的使用，必然會存在一些電池使用的安全風(fēng)險。
是什么原因造成電池的安全風(fēng)險呢？第一個是內(nèi)因，第二個是外因，使用過程中的外因包括有鋰枝晶的生長，過充過放、短路、穿刺、擠壓等等外因?qū)е码姵爻霈F(xiàn)熱失控。內(nèi)因類似于制造過程中的瑕疵，會造成電池?zé)崾Э氐默F(xiàn)象。類似于楊院士所說的一樣，要承認電池像汽車油箱一樣具有高能物質(zhì)，目前的技術(shù)還沒有絕對安全的電池，所以針對電池會出現(xiàn)的安全風(fēng)險，我們消防安全防護還是有必要的。
大家可以結(jié)合這張圖看一下，為什么在儲能電池這塊上，我們會把消防提升到這么重要的位置，首先是結(jié)合電池自身的構(gòu)造，包括在儲能這塊的應(yīng)用，第一個是結(jié)合上面的電池構(gòu)造，它是由很多單體電池組成的電池模組，再組成電池PACK箱，再由多個PACK箱組成一個電池的集裝箱。
這樣一種構(gòu)造的形式，伴隨而來的情況是在某個單體電池出現(xiàn)熱失控的時候，如果沒有及時探測或者及時解決、抑制，它會引發(fā)電池?zé)崾Э財U展，會引起周邊電池持續(xù)熱失控，會出現(xiàn)一個電池擴展到一個電池PACK箱，由一個電池PACK箱導(dǎo)致整個儲能集裝箱，乃至儲能電站的火災(zāi)事故，會發(fā)生連鎖反應(yīng)。
我們?nèi)绾斡行Ы鉀Q連鎖反應(yīng)的發(fā)生，或者是快速探測到中斷連鎖反應(yīng)的發(fā)生，就非常關(guān)鍵。所以電池有這種現(xiàn)象和風(fēng)險，首先電化學(xué)儲能電站在國家層面就會對儲能消防的要求非常重視。特別是在2022年3月份，國家發(fā)改委發(fā)布的能源局印發(fā)的有“十四五”的特別要求，突破電化學(xué)儲能系統(tǒng)安全預(yù)警，要有高效的滅火防復(fù)燃的手段。同時儲能電站整體的消防安全必須要求做整體的消防安全設(shè)計。包括今年在4月份發(fā)布的，第19條明確規(guī)定，加強電化學(xué)儲能安全管理，在電力企業(yè)要將化學(xué)儲能電站納入到企業(yè)安全生產(chǎn)管理的范疇之內(nèi)。
國家層面有這樣的要求，相對的在行業(yè)內(nèi)，首先第一個是國家現(xiàn)在開始制定標(biāo)準(zhǔn)，包括電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程，里面有章節(jié)來要求消防這塊如何要求，如何布置，包括里面的探測和滅火以及一些詳細的布置要求。目前行業(yè)內(nèi)在儲能安全設(shè)計應(yīng)用比較多的是團體標(biāo)準(zhǔn)，就373團體標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)制艙磷酸鐵鋰電池儲能電站的消防安全技術(shù)規(guī)范。相繼出臺的標(biāo)準(zhǔn)要求中，都規(guī)定了火災(zāi)防控指向于最小單元為電池模組或者是電池模塊，第一是要整體規(guī)范整個場站的規(guī)范性設(shè)計，第二個是具備預(yù)警和消防聯(lián)動設(shè)計，第三個是本質(zhì)安全，要做到單個電池模塊級的火災(zāi)防控。
針對前面國家的重視和行業(yè)法規(guī)的要求，我們國安達在電化學(xué)這一塊火災(zāi)防控的整體策略，我們分為三個級別的策略：
第一級策略，電池是有很多單體電池組成一個電池PACK箱，首先第一個要解決PACK箱內(nèi)，如果電池出現(xiàn)熱失控，如何來探測中斷電池PACK箱內(nèi)的火災(zāi)蔓延和熱失控，所以第一個是PACK級消防，針對電池PACK箱內(nèi)的消防。
第二個策略，因為是由多個PACK箱組成一個儲能集裝箱，在儲能集裝箱這樣的空間內(nèi)出現(xiàn)火災(zāi)的情況下，解決PACK箱外、集裝箱內(nèi)第二級的防控。
第三級策略，整個儲能電站，除了電池集裝箱，還有很多類似于PCS和配電、用電的設(shè)備，針對一個儲能電站來說是一個大的應(yīng)用場景，這是第三級針對儲能電站的防控措施。我接下來分別介紹我們的相應(yīng)三級防護方案。
我們要做到三級防控，第一個關(guān)鍵是離不開探測，你要知道怎么滅火，要首先知道什么時候開始滅火，要開始去滅火，第一個離不開的是探測。針對鋰離子電池的火災(zāi)早期預(yù)警的探測，結(jié)合左邊的圖來看，有電池?zé)崾Э氐默F(xiàn)象發(fā)生，我們首先要探測這種現(xiàn)象。
首先第一個是采用多參量早期預(yù)警探測，所以電池在熱失控發(fā)生過程中有不同的特征數(shù)據(jù)的變化，類似溫度變化、氫氣濃度變化、一氧化碳濃度的變化、VOC濃度變化，還有煙霧等特征參量的變化。我們針對這些不同的變化參量，采用多參量的探測，就是多傳感器的多參量探測，判斷電池處于熱失控的早期、初期、火災(zāi)發(fā)生的不同階段，采用多參量探測，區(qū)別電池處于什么樣的階段。
第二個是分級預(yù)警，多參量探測會進行分級預(yù)警，如果第一個我只探測了VOC的情況，可能只是電解液泄露，預(yù)警就不一樣。如果是煙霧跟溫度探測到了，說明電池已經(jīng)處于熱失控火災(zāi)的階段，我們針對不同階段探測的參量做出不同的聯(lián)動策略，只是做報警還是做排風(fēng)、換氣，還是做啟動滅火，我們要結(jié)合不同參量的組合，判斷不同界別的預(yù)警，我們再進行不同的聯(lián)動策略。
第三個是記憶-自適應(yīng)，在我們探測器里面具備著相應(yīng)的時鐘和數(shù)據(jù)存儲，這樣就對電池整個運行過程中的特征數(shù)據(jù)進行記錄和存儲以及運算，通過現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)和前面運營數(shù)據(jù)的對比，實時調(diào)節(jié)判斷我們的邏輯，提升探測器預(yù)警的可靠性，降低誤報和不報的風(fēng)險。所以第一個關(guān)鍵是探測。
第二個關(guān)鍵技術(shù)是針對電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)，如何做到有效防控，防控第一個是針對PACK級的，首先要選擇什么樣的滅火劑。我們首先采用混合液體型的滅火劑，混合液體型滅火劑就是有效撲滅電池ABCE類復(fù)合型的火災(zāi)。為什么說是復(fù)合性火災(zāi)？因為電池出現(xiàn)燃燒，是有很多物質(zhì)的，包括正極材料、負極材料、隔膜都是可燃的，它屬于A類固體火災(zāi)。第二個是電解液，屬于液體，是B類的火災(zāi)。電解液在出現(xiàn)熱失控的情況下，高溫以及熱失控的情況下，釋放的氫氣、一氧化碳等可燃氣體是屬于氣體的C類火災(zāi)，電池是帶電的，是屬于帶電物質(zhì)，是E類火災(zāi)。所以電池火災(zāi)是ABCE復(fù)合型的火災(zāi)。
我們在選取撲滅復(fù)合型火災(zāi)的時候，選取的滅火劑是比較關(guān)鍵的，能夠有效撲滅ABCE復(fù)合型火災(zāi)的混合液體滅火劑。
在電池出現(xiàn)熱失控火災(zāi)的時候，撲滅明火只是解決電池?zé)崾Э氐牡谝粋€初步階段，因為電池出現(xiàn)明火了，明火撲滅掉，剩下的關(guān)鍵是必須把電池?zé)崾Э氐碾姵販囟冉迪聛恚绻麥囟冉挡幌聛?，把明火撲滅，溫度還在，它會引起周邊電池?zé)崾Э氐臄U展，所以有效降溫也是很關(guān)鍵的策略。液體滅火劑通過霧化噴灑到電池箱內(nèi)，形成氣霧彌漫的方式。首先第一個是能夠快速彌漫到電池的任何一個角落，形成全淹沒的滅火。第二個是液體的霧化顆粒更大的表面積，可以快速地吸收電池所釋放出來的熱量，把電池?zé)崃繋ё?，把電池溫度降下來，防止電池持續(xù)熱失控擴展的現(xiàn)象。所以霧化噴灑降溫是非常關(guān)鍵。
同時我們要做到快速滅火和降溫的作用，就離不開進箱式噴灑，你要解決箱體內(nèi)的火災(zāi)和降溫，在外面噴灑，達到滅火降溫難度是非常大的。我們PACK級的方案，要做到進箱式噴灑的目的。
針對這樣的應(yīng)用，PACK級的布置方案，左邊的圖上可以看到，我們有裝置，主管路、分支管路，包括在電池箱上布置的噴頭，相當(dāng)于滅火器會通過管路噴頭的方式，連接到每一簇電池的每一個PACK箱，這樣我們就可以做到進箱式的噴灑。
進箱噴灑解決了，如何解決我往哪一箱里面噴，我們采用的方式是以一簇為一個防護單元，在一簇的頂部布置一個集中吸氣式的探測模式，通過吸氣式的管路和滅火劑噴灑的管路，采用共用的管路，在我需要探測的時候，通過這個管路噴頭是采用吸氣的模式。在需要滅火劑噴灑的時候，通過切換閥，同時把它切換到滅火劑噴灑的作用，所以這個管路在探測的時候作為吸氣式的作用，需要滅火劑噴灑的時候，作為滅火劑噴灑的管路，這樣采用共同的一套管路起到兩個作用。
以一簇為一個防護單元，可以做到每個PACK箱探測，每個PACK箱布置噴頭，每簇布置分閥，這樣集中布置，配置成本上會有大的節(jié)約，這是以一簇為一個防護單元的模式。這是我們針對簇級的進PACK箱級別的保護作用。
這是針對抑制主機的方式，右邊的圖可以看到我們吸氣探測裝置布置在頂部，氣體管路和液體管路同時進到PACK箱里面。我們在這里詳細介紹一下，為什么會有兩組管路，在我們的抑制裝置里面，是通過液體滅火劑輸送到噴頭處，還有一路是驅(qū)動氣體，就是俗稱的高壓氣體，在噴頭處進行相互作用，通過氣體的沖擊把液體的滅火劑進行撕裂的狀態(tài)，讓液體滅火劑在噴頭處進行霧化噴灑到電池箱內(nèi)，所以我們俗稱氣液兩相模式，在噴頭處進行氣液兩相霧化，讓液體滅火劑更好在電池箱內(nèi)形成霧化這樣一個模式，所以我們是屬于PACK箱級的防控方式。
針對空間級的，針對儲能集裝箱，這個方案是從目前特別是在40尺的集裝箱，以及風(fēng)冷的集裝箱空間，這種方案會應(yīng)用得比較多。這是針對空間內(nèi)的模式，相對比較簡單一些，就是空間內(nèi)的探測、溫感、煙感加可燃氣體和復(fù)合型探測模式，探測空間里面不管是電池?zé)崾Э剡€是電池火災(zāi)，我們啟動空間的不管是七氟丙烷滅火劑還是全氟己酮的滅火方式，對空間進行全淹沒滅火，這種方案在風(fēng)冷電池集裝箱里面應(yīng)用比較廣泛。但是現(xiàn)在這種方案針對液冷的，特別是液冷包電池箱處于IP67的模式，你很難進入到集裝箱里面。
空間級探測是可燃氣體+煙霧+溫度，相對來說比較簡單一些。
場站式的，我快速過一下，整個場站的布置，儲能集裝箱分布在各個位置、各個點，所以它采用的壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)和舉高機器人的模式來保護整個場站，因為電池集裝箱火災(zāi)會有爆炸的風(fēng)險，消防人員近距離滅火會有人身傷害的風(fēng)險。所以我們采用遙控移動式的方式，進行遠距離操控進行撲救，解決火災(zāi)位置不確定，人員近距離滅火有風(fēng)險的難題。
這一塊是我們公司針對剛才所說的方案，我們相應(yīng)的實驗平臺，能夠支撐我們的應(yīng)用方案的技術(shù)研究和可靠性驗證，都在我們自己的實驗平臺里面具備相應(yīng)的能力。
這是我們在客戶端的實體應(yīng)用安裝案例，應(yīng)用方式方法。
針對公司的介紹，我不做過多介紹，我們公司在C21展位，如果大家有興趣可以做詳細交流。
我今天要跟大家交流的就這么多，謝謝大家！
主持人：謝謝熊總的精彩分享，相信他還有很多更精彩的東西，如果大家有問題可以到展臺上進行交流。消防艙里面把滅火劑噴進去，里面有IP等級，里面的壓力怎么解決？
熊孝新：噴到PACK箱內(nèi)，因為每個PACK箱上面都有一個呼吸閥，呼吸閥正常情況下是作為呼吸透氣用的，如果在電池箱內(nèi)滅火劑噴灑進去，導(dǎo)致電池箱內(nèi)壓增大的，呼氣閥達到了一定壓力，前面是透氣作用，如果內(nèi)壓增大了會有一個大的開口，會進行對外釋放，會進行熱交換，滅火劑進去會有一定排出去，進行滅火的同時進行熱交換，冷的滅火劑進去，熱的滅火劑出來，這樣一個熱交換的過程。同時我們噴灑是持續(xù)抑制噴灑的作用，持續(xù)進行滅火和持續(xù)熱交換的模式。
