中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
前言
新能源中鋰離子電池廣泛得到應(yīng)用，主要有三大類(lèi)，一是是電動(dòng)交通工具，二是建筑及生產(chǎn)所采用的備用電源，三是專(zhuān)業(yè)儲(chǔ)能設(shè)施。我國(guó)在鋰離子電池的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)先于世界各國(guó)，單新能源汽車(chē)占全球份額65%。鋰離子電池在全球形成了中國(guó)、韓國(guó)和日本三大生產(chǎn)國(guó)，而且我國(guó)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模是日本、韓國(guó)總量的10倍以上，質(zhì)量也領(lǐng)先，不過(guò)，國(guó)內(nèi)也存在不少中小企業(yè)，造成產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。
據(jù)應(yīng)急管理部門(mén)統(tǒng)計(jì)，僅2023年第一季度，新能源汽車(chē)自燃率上漲了32%，平均每天就有8輛新能源車(chē)發(fā)生火災(zāi)（含自燃）。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2021年，近10年間，全球共發(fā)生32起儲(chǔ)能電站起火爆炸事故。其中，日本1起、美國(guó)2起、比利時(shí)1起、中國(guó)3起、韓國(guó)24起。電動(dòng)汽車(chē)和其他交通、運(yùn)載工具，由于存在碰撞、摩擦等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易造成電池機(jī)械濫用，不確定因素多，建筑及生產(chǎn)采用的鋰離子電池備用電源，如消防控制室的備用電源，由于儲(chǔ)能能量小，都不作為電池質(zhì)量控制和消防設(shè)施設(shè)計(jì)的研究對(duì)象，本系列文章重點(diǎn)從儲(chǔ)能電站、化成車(chē)間及充電樁車(chē)庫(kù)分析。
從儲(chǔ)能電站火災(zāi)比例上看，目前國(guó)內(nèi)事故率遠(yuǎn)低于國(guó)外，主要原因有三個(gè)，一是中國(guó)大力發(fā)展較為安全的磷酸鐵鋰電池，國(guó)外廣泛生產(chǎn)應(yīng)用三元鋰離子電池，三元鋰電池熔點(diǎn)低于200℃，磷酸鐵鋰的熔點(diǎn)一般在1200℃左右。美國(guó)、韓國(guó)之所以事故特別多，原因是絕大部分儲(chǔ)能電站采用了韓國(guó)產(chǎn)的三元鋰離子電池，二是中國(guó)雖然建設(shè)了不少儲(chǔ)能電站，但是投入使用率低。三是國(guó)外在儲(chǔ)能電站建設(shè)上走在前面，在消防設(shè)施配置和滅火戰(zhàn)術(shù)上走過(guò)一些彎路。但是，即使電池技術(shù)的領(lǐng)先，我國(guó)在鋰離子電池的應(yīng)用上，火災(zāi)或爆炸的隱患，有后來(lái)居上的趨勢(shì)，預(yù)計(jì)全球未來(lái)的消防投入和鋰離子電池火災(zāi)和事故，將集中在中國(guó)。原因在于國(guó)內(nèi)在鋰離子火災(zāi)的消防認(rèn)識(shí)存在極大的誤區(qū)，消防設(shè)施投入不小但隱患沒(méi)有減少，相關(guān)規(guī)范的編制缺乏消防專(zhuān)家的參與，且消防專(zhuān)家受到慣性思維的影響，電池火災(zāi)缺乏認(rèn)識(shí)，削弱了消防專(zhuān)家的話語(yǔ)權(quán)；滅火救援機(jī)制上，缺乏吸取國(guó)內(nèi)外事故的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)進(jìn)行系統(tǒng)性、技術(shù)性總結(jié)，缺乏有效的針對(duì)機(jī)制和培訓(xùn)；在電池火災(zāi)實(shí)驗(yàn)和研究上，沒(méi)能做到完全仿真，且實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和結(jié)論，存在邏輯性問(wèn)題，提供了錯(cuò)誤的導(dǎo)向。
有感于國(guó)內(nèi)鋰離子電池存在的嚴(yán)重火災(zāi)隱患，以及集體性的消防認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，筆者接下來(lái)針對(duì)鋰離子電池火災(zāi)進(jìn)行全面分析探討，篇幅較長(zhǎng)，因此拆分成系列文章，本篇主要是鋰離子火災(zāi)機(jī)理介紹和火災(zāi)事故介紹分析。
01 電池濫用造成電池?zé)崾Э?/strong>
常見(jiàn)的濫用工況分為三類(lèi)：機(jī)械濫用、電濫用和熱濫用。機(jī)械濫用包括碰撞、擊穿、擠壓和針刺，電池受到機(jī)械濫用后，隔膜結(jié)構(gòu)及完整性遭到破壞，電池的正負(fù)極將直接接觸或通過(guò)電阻很小的導(dǎo)體間接接觸（內(nèi)短路），內(nèi)短路產(chǎn)生大量熱量。電濫用包括內(nèi)外短路和過(guò)充放（過(guò)充電、過(guò)放電），其中最容易發(fā)展成熱失控的要數(shù)過(guò)充電。過(guò)充電由于電池飽含能量，是電濫用中危害最高的一種。熱濫用主要包括過(guò)熱、高溫等，其通過(guò)過(guò)量熱量的輸入直接觸發(fā)熱失控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，即就是電池?zé)崾Э禺a(chǎn)熱導(dǎo)致室內(nèi)（或封閉空間）內(nèi)溫度上升，高溫環(huán)境造成周邊的其他電池升溫再接連產(chǎn)生熱失控。熱濫用很少獨(dú)立存在，往往是從機(jī)械濫用和電濫用發(fā)展而來(lái)，并且是最終直接觸發(fā)熱失控的一環(huán)。
02 電池?zé)崾Э?/strong>
鋰離子電池?zé)崾Э剡^(guò)程一般可總結(jié)為以下幾個(gè)部分：①SEI分解；②嵌鋰負(fù)極與電解液發(fā)生反應(yīng)；③隔膜熔融；④正極發(fā)生分解反應(yīng)；⑤電解液自身發(fā)生分解反應(yīng)；⑥電解液汽化與燃燒。以磷酸鐵鋰電池過(guò)充熱失控為例，其一般過(guò)程如下圖所示：
鋰離子電池?zé)崾Э剡^(guò)程中產(chǎn)生大量可燃與有毒氣體。產(chǎn)生ＣＯ、ＮＯ、ＨＦ、SO2和ＨＣl、HCN等毒性氣體，產(chǎn)生有機(jī)蒸汽、烷烴類(lèi)、O2、Ｈ２和ＣＯ等易燃易爆氣體，其中CO2、Ｈ２和ＣＯ三種氣體占比超過(guò)70%，表1為國(guó)外實(shí)測(cè)報(bào)告中主要?dú)怏w機(jī)體積比例百分?jǐn)?shù)：
注：電池SOC(State of charge)，即荷電狀態(tài)，反映電池的剩余容量，其數(shù)值上定義為剩余容量占電池容量的比值。當(dāng)SOC=0時(shí)表示電池放電完全，當(dāng)SOC=1（100%）時(shí)表示電池完全充滿，大于1為超充。
當(dāng)鋰離子電池產(chǎn)生熱失控后，在產(chǎn)熱的同時(shí)產(chǎn)生易燃易爆氣體，增大電池內(nèi)部氣壓，超過(guò)一定壓力后，電池安全閥打開(kāi)，向電池外部噴射氣體泄壓，當(dāng)電池放熱溫度較大時(shí)（研究表明熱失控電池內(nèi)部溫度可達(dá)1000℃），噴射氣體容易被點(diǎn)燃，經(jīng)常出現(xiàn)射流火現(xiàn)象。當(dāng)狹小空間存在多個(gè)電池時(shí)，如儲(chǔ)能預(yù)制艙、化成車(chē)間等，單個(gè)電池的熱失控放熱后，溫度上升引起其他電池?zé)崾Э?，噴射易燃易爆氣體如多米諾骨牌一樣疊加能量，往往產(chǎn)生爆炸。
國(guó)內(nèi)在單片（一個(gè)電池模塊）或少量電池?zé)崾Э氐膶?shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)電池?zé)崾Э剡^(guò)程中的化學(xué)能與燃燒熱之和分別為其儲(chǔ)存電能的3~4倍。電池?zé)崾Э胤譃殡姵嘏蛎?、射流火、穩(wěn)定燃燒等過(guò)程，熱失控過(guò)程中100％SOC電池的火焰溫度可達(dá)1500℃ ，且高SOC的電池具有更高的火災(zāi)危險(xiǎn)性。高SOC的電池在同等熱源下具有更短的熱失控觸發(fā)時(shí)間和更劇烈的燃燒現(xiàn)象。
多個(gè)電池組合單元中，熱失控引發(fā)多米諾骨牌效應(yīng)，釋放出更多的易燃易爆氣體（有機(jī)蒸汽、烷烴類(lèi)、Ｈ２和ＣＯ等），含量往往在爆炸極限范圍內(nèi)，容易發(fā)生爆炸。國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)測(cè)算到混合氣體的爆炸下限為6.3%左右，爆炸上限為38.4%左右，而且，隨著SOC的增加，熱失控釋放氣體中CO和H2所占的體積分?jǐn)?shù)增加，導(dǎo)致爆炸極限的范圍加大，爆炸下限也會(huì)相應(yīng)降低。高溫會(huì)導(dǎo)致熱失控氣體中的可燃?xì)怏w成分增加，也使爆炸下限降低。
03 電池?zé)崾Э厝紵攸c(diǎn)及消防措施
電池?zé)崾Э睾螅瑑?nèi)部產(chǎn)生高溫并釋放易燃易爆氣體，是電池內(nèi)部能量的釋放，SOC越大，釋放的能量及氣體越多。熱失控整個(gè)過(guò)程不需要氧氣，就能持續(xù)放熱及噴射出易燃易爆氣體，造成目前全世界尚未尋找到有效的滅火劑。因?yàn)閭鹘y(tǒng)上的滅火劑的滅火機(jī)理都是通過(guò)降溫、窒息（隔絕氧氣）、化學(xué)抑制等手段，后兩種手段阻止不了沒(méi)有氧氣的燃燒，降溫也不能阻止電池?zé)崾Э氐某掷m(xù)釋放能量。
因此，電池火災(zāi)，沒(méi)有有效的滅火手段，只有抑制手段，最好的抑制手段是通過(guò)淋水降溫帶走熱量，控制火災(zāi)，避免蔓延。但是，淋水降溫造成電池?zé)崾Э剡^(guò)程緩慢，延長(zhǎng)了燃燒時(shí)間，對(duì)于儲(chǔ)能艙，甚至需要幾天才能完成燃燒，連續(xù)幾天的淋水量，不用說(shuō)設(shè)置在沙漠地區(qū)的儲(chǔ)能站，就是在城市邊緣，消防水源都是個(gè)挑戰(zhàn)。因此美國(guó)不建議所有的電池火災(zāi)均要用水抑制，要根據(jù)具體情況分析確定，當(dāng)儲(chǔ)能單元具備防火分隔條件（充足的防火間距）時(shí)，消防員僅僅需要在附近上風(fēng)向警戒即可，盡快完成燃燒及善后工作。
極早期探測(cè)并通過(guò)氣體惰化系統(tǒng)（如全氟己酮）隔絕氧氣，只能是暫時(shí)性抑制已經(jīng)釋放氣體火災(zāi)和爆炸，但不能阻止電池失控后的持續(xù)放熱和噴射易燃易爆氣體，也不能降溫，不能阻止電池之間熱失控的多米諾效應(yīng)。當(dāng)密閉空間釋放出更多的易燃?xì)怏w后，造成空間超壓產(chǎn)生物理破壞，這種破壞，以及人為開(kāi)門(mén)及通風(fēng)，都造成浸漬氣體（如全氟己酮）濃度降低，氧氣進(jìn)入，產(chǎn)生復(fù)燃、轟燃乃至爆炸。
因此，抑制系統(tǒng)也難以實(shí)現(xiàn)抑制目的，僅可以延緩熱失控、燃燒和爆炸時(shí)間，對(duì)于設(shè)置在建筑內(nèi)的電池倉(cāng)庫(kù)、化成車(chē)間、儲(chǔ)能房間等空間，若存在人員疏散需求，必須采用抑制系統(tǒng)，延緩燃燒和爆炸時(shí)間，為安全疏散爭(zhēng)取更多時(shí)間。至于無(wú)人且獨(dú)立的專(zhuān)用建筑，如儲(chǔ)能站，則不宜設(shè)置抑制系統(tǒng)，不論是噴淋還是全氟己酮，消防的重點(diǎn)在于防火分隔及防爆通風(fēng)，防爆通風(fēng)可以迅速將電池產(chǎn)生的易燃易爆氣體散發(fā)到大氣中，減少易燃易爆氣體濃度，減少火災(zāi)產(chǎn)生和降低爆炸能量。
04 鋰離子電池火災(zāi)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
1.鋰離子電池工廠的火災(zāi)事故
鋰離子電池工廠，風(fēng)險(xiǎn)最大，火災(zāi)頻發(fā)的場(chǎng)所是化成與靜置車(chē)間、殘次品電池倉(cāng)庫(kù)等。
2009年11月7日加拿大特雷爾市的鋰離子電池回收倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)，大火直到第二天下午才徹底燃盡熄滅。
2012年11月28日深圳大鵬電池有限公司老化房起火，燒毀多個(gè)貨柜式老化房及一批半成品電池，該公司還于2010年退回電池存放處自燃起火，撲救后復(fù)燃。
2016年5月31日下午五時(shí)五十三分，江蘇海四達(dá)電源有限公司（啟東）鋰電池滿電態(tài)擱置倉(cāng)庫(kù)發(fā)生一起爆炸事故，造成2死18傷 涉事企業(yè)停產(chǎn)。
2016年7月10日上午9時(shí)03分，深圳美拜電子廠為四樓老化車(chē)間的鋰電池半成品起火爆炸，導(dǎo)致1名消防員臉部灼傷，腿部骨折，另有2名消防員和2名群眾撞傷。
2023年5月11日22時(shí)許，廣東省東莞市石排鎮(zhèn)廣東嘉拓新能源工廠5樓活化房（化成車(chē)間）鋰離子電池?zé)崾Э仄鸹鸨?，天空出現(xiàn)蘑菇云，過(guò)火面積約1000平方米。
2.鋰離子電池室外儲(chǔ)能電站的火災(zāi)事故
(1)2019年4月，美國(guó)亞利桑那州皮奧里亞市麥克米肯（McMicken）儲(chǔ)能項(xiàng)目爆炸。
事件造成四名消防員受傷，兩名開(kāi)門(mén)的消防員重傷。該項(xiàng)目采用氣體抑制系統(tǒng)，起火1min后開(kāi)始噴氣（下午16:55），10s內(nèi)注入713磅全氟己酮，控制住明火但不能阻止電池?zé)崾Э匾约盁崾Э睾笊郎卦斐善渌姵叵嗬^出現(xiàn)熱失控。消防員多次在事故集裝箱附近檢測(cè)到CO和HCN的危險(xiǎn)濃度，但濃度出現(xiàn)逐漸下降的情況，經(jīng)過(guò)3個(gè)小時(shí)的觀察和商議，決定冒險(xiǎn)打開(kāi)集裝箱門(mén)通風(fēng)，消防員在打開(kāi)門(mén)后（20:01），看到濃密的白煙從門(mén)口流出，使用熱像儀測(cè)量溫度和錄像消防員撤離并報(bào)告集裝箱內(nèi)沒(méi)有火焰和電弧，晚上20:04，錄像消防員已經(jīng)距離集裝箱門(mén)70英尺處休息，發(fā)生轟燃和爆炸，爆炸沖擊波將附近的消防員掀倒到遠(yuǎn)處，爆炸區(qū)外人員描述爆炸火焰從集裝箱門(mén)向外延伸至少75英尺，高度約20英尺。這兩名參與開(kāi)門(mén)的消防員距離最近，多處骨折、內(nèi)出血及化學(xué)燒傷，傷勢(shì)嚴(yán)重。
亞利桑那州麥克米肯（McMicken）儲(chǔ)能項(xiàng)目爆炸事件，是鋰離子電池消防技術(shù)發(fā)展上的極其重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，爆炸事件基本上否決了氣體惰化系統(tǒng)在鋰離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目應(yīng)用上的可行性，基本上結(jié)束了氣體惰化系統(tǒng)在此之前的技術(shù)爭(zhēng)議，造成國(guó)際上主流消防標(biāo)準(zhǔn)相繼修訂，增加或修訂了火災(zāi)探測(cè)與撲救、爆炸控制、排氣通風(fēng)、氣體探測(cè)、熱失控等要求。也對(duì)全球的鋰離子電池火災(zāi)的消防撲救產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，“無(wú)為”新消防戰(zhàn)術(shù)在儲(chǔ)能電站廣泛應(yīng)用，即就是在防火分隔可靠的前提下，盡量不干預(yù)儲(chǔ)能單元的燃燒，避免減緩電池?zé)崾Э剡^(guò)程。
(2)2021年7月30日，澳大利亞維多利亞特斯拉Megapack儲(chǔ)能項(xiàng)目火災(zāi)。
在設(shè)備調(diào)試期間，一個(gè)集裝箱內(nèi)13噸鋰電池完全著火，消防員，消防人員連夜監(jiān)視、控制火勢(shì)并阻止火勢(shì)蔓延到附近的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，大火持續(xù)四天后才被撲滅，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)緊急疏散沒(méi)有人員受傷。
(3)2021年9月4日美國(guó)Moss Landing儲(chǔ)能項(xiàng)目火災(zāi)。
項(xiàng)目規(guī)模300MW/1200MWh，因電池嚴(yán)重過(guò)熱、導(dǎo)致噴水滅火降溫系統(tǒng)啟動(dòng)，但部分軟管及管道的接頭發(fā)生故障、導(dǎo)致水噴到電池架上，進(jìn)而導(dǎo)致其他電池短路產(chǎn)生電弧，繼而產(chǎn)生了連鎖反應(yīng)、產(chǎn)生了更多的煙霧和熱量又令其他位置噴水系統(tǒng)啟動(dòng)，令更多的電池被損壞。事故并未造成人員傷亡或?qū)χ苓吷鐓^(qū)造成影響，但造成7%的電池模塊受損。此電站于2022年2月13日晚上再次發(fā)生事故，大約有10個(gè)電池架被熔化。
(4)2022年4月18日，位于美國(guó)亞利桑那州的錢(qián)德勒鋰電池儲(chǔ)能電站火災(zāi)。
電池發(fā)生冒煙和悶燒情況并觸發(fā)火警，內(nèi)部的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，為儲(chǔ)能系統(tǒng)降溫、有效控制火勢(shì)，但未能撲滅，電池仍在持續(xù)悶燒和冒煙近兩個(gè)星期，致使當(dāng)?shù)厮姆种挥⒗锓秶鷥?nèi)的民眾需要撤離疏散。這次消防局吸取2019年皮奧里亞市儲(chǔ)能項(xiàng)目爆炸事故的教訓(xùn)，沒(méi)有過(guò)度干預(yù)火災(zāi)，但也通過(guò)機(jī)器人打開(kāi)儲(chǔ)能設(shè)施的大門(mén)，讓氣體消散。錢(qián)德勒消防隊(duì)長(zhǎng)Keith Welch說(shuō)：“我們采取了防御和處理策略，對(duì)我們來(lái)說(shuō)，不會(huì)貿(mào)然地打開(kāi)門(mén)，因?yàn)橹缹⒚媾R一些潛在的危險(xiǎn)，而電池退化和排出的氣體可能導(dǎo)致不同危害”。
(5)2023年8月法國(guó)Saucats發(fā)生的Amarenco儲(chǔ)能電站火災(zāi)。
起火事故當(dāng)中，該起事故所在的儲(chǔ)能電站部署了將近50個(gè)鋰電池集裝箱。但由于每個(gè)集裝箱單元之間設(shè)置了一定的安全距離，消防人員并未直接撲滅火災(zāi)而是在集裝箱周?chē)O(shè)置防護(hù)，加之集裝箱自身配備的消防系統(tǒng)發(fā)揮作用，最終火情在未發(fā)生火災(zāi)蔓延和人員傷亡的情況下得到有效控制。
(6)2023年9月29日，法國(guó)Saint-Esprit某養(yǎng)雞場(chǎng)儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)。
火災(zāi)發(fā)生時(shí)，共有400個(gè)儲(chǔ)能鋰電池正在運(yùn)行?；馂?zāi)損毀了一個(gè)儲(chǔ)能模塊，附近的房屋窗戶被炸毀，現(xiàn)場(chǎng)周?chē)辽儆?00個(gè)家庭感受到了爆炸，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到了百萬(wàn)歐元。法國(guó)電力集團(tuán)EDF的工作人員首先將損毀裝置中斷，將損毀裝置用EDF藥劑中和，消防員用水來(lái)建立屏障，同時(shí)使用干粉、泡沫滅火劑控制火勢(shì)。
(7)韓國(guó)儲(chǔ)能電站火災(zāi)
到目前為止，韓國(guó)非戶用儲(chǔ)能電站火災(zāi)，占比接近全球一半，原因是普遍使用了三星、LG生產(chǎn)的三元鋰離子電池。頻發(fā)的火災(zāi)和爆炸，對(duì)韓國(guó)的儲(chǔ)能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
3.建筑內(nèi)部?jī)?chǔ)能電站或電池室的火災(zāi)事故
儲(chǔ)能電站廣泛應(yīng)用，往往伴隨風(fēng)力、太陽(yáng)能等發(fā)電站配套建設(shè)，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電，往往利用建筑屋面建造，歐美土地資源豐富，建筑多為單多層建筑，屋面太陽(yáng)能光伏發(fā)電的配套儲(chǔ)能電站，往往在室外獨(dú)立設(shè)置儲(chǔ)能房間或集裝箱，中國(guó)則往往設(shè)置在建筑室內(nèi)。
我國(guó)的屋面太陽(yáng)能光伏發(fā)電的配套儲(chǔ)能電站，往往缺乏地面空間設(shè)置，一般都設(shè)置在建筑屋頂房間或其他建筑內(nèi)其他位置，存在較大的火災(zāi)及爆炸隱患。
歐洲是使用戶用儲(chǔ)能設(shè)施最多的地區(qū)，且住宅類(lèi)型基本是獨(dú)戶住宅（別墅），戶儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)量多、規(guī)模小，經(jīng)常設(shè)置在地下室，通風(fēng)不良，缺乏消防設(shè)施，缺乏相應(yīng)的可行的技術(shù)規(guī)范，難以消防管理，經(jīng)常出現(xiàn)爆炸事故。戶用儲(chǔ)能設(shè)施火災(zāi)及爆炸事故也是集中在三元鋰離子電池，磷酸鐵鋰電池占比很小。
(1)2021年4月16日，北京大紅門(mén)儲(chǔ)能電站起火爆炸。
福威斯油氣公司、北京平高清大科技發(fā)展有限公司聯(lián)合體與集美家居公司簽訂合作協(xié)議，集美家居大紅門(mén)店負(fù)責(zé)提供安裝及運(yùn)營(yíng)場(chǎng)地，享受項(xiàng)目?jī)?yōu)惠電價(jià)北京集美家居大紅門(mén)店。事發(fā)前，建筑面積經(jīng)改擴(kuò)建增加至208102.55平方米。院內(nèi)主要有8個(gè)場(chǎng)館及其它配套建筑。事發(fā)建筑位于1#館東側(cè)院內(nèi)，主要包括北樓、南樓兩棟磚混結(jié)構(gòu)建筑，南北樓之間建有室外地下電纜溝。北樓為地上二層建筑，建筑面積約1060平方米。一層分別為光儲(chǔ)充一體化項(xiàng)目?jī)?chǔ)能室及設(shè)備間，集美家居公司自用的35千伏變壓器室、6千伏配電室、變配電值班室，二層為集美家居公司35千伏控制柜室。其中：6千伏配電室有1條東西向主電纜管溝及配電柜；儲(chǔ)能室內(nèi)有2條東西向電纜管溝、4組電池柜（共56列電池簇，使用圓柱形磷酸鐵鋰電池）。南樓為地上一層建筑，建筑面積約245.6平方米，分別為控制室、門(mén)廳及維修間、西電池間、東電池間和設(shè)備間；控制室局部加裝二層。西電池間安裝12組電池柜（共48列電池簇，使用方形磷酸鐵鋰電池），東電池間安裝12組電池柜（共48列電池簇，使用圓柱形磷酸鐵鋰電池），電池柜底部電纜在電纜夾層內(nèi)匯集進(jìn)入室外地下電纜溝。事發(fā)前儲(chǔ)能總規(guī)模2MW/28MWh。
2021年4月16日11時(shí)50分許，發(fā)現(xiàn)南樓西電池間南側(cè)電池柜起火冒煙，隨即使用現(xiàn)場(chǎng)滅火器處置，12時(shí)13分許，更多人員趕到現(xiàn)場(chǎng)并從南樓、北樓拿取滅火器參與滅火，明火被撲滅后不斷復(fù)燃，電話報(bào)警，12時(shí)20分許，告知集美家居公司值班電工斷開(kāi)6千伏配電柜與儲(chǔ)能設(shè)備之間的開(kāi)關(guān)。13時(shí)40分許，確認(rèn)開(kāi)關(guān)已經(jīng)切斷。12時(shí)24分，消防救援人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)南樓西電池間電池著火，并不時(shí)伴有爆炸聲，東電池間未發(fā)現(xiàn)明火，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)被困人員，隨即開(kāi)展滅火救援，并在外圍部署水槍陣地防止火勢(shì)蔓延。14時(shí)13分16秒，北樓發(fā)生爆炸，23時(shí)40分，明火徹底撲滅，并持續(xù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)冷卻40小時(shí)。
爆炸造成1名值班電工殉職、2名消防員犧牲、1名消防員受傷，火災(zāi)造成直接財(cái)產(chǎn)損失為1660.81萬(wàn)元。
南樓儲(chǔ)能電池?zé)崾Э財(cái)U(kuò)散起火，產(chǎn)生的易燃易爆氣體通過(guò)電纜溝進(jìn)入北樓儲(chǔ)能室并擴(kuò)散，與空氣混合形成爆炸性氣體，遇電氣火花發(fā)生爆炸。
經(jīng)中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑防火研究所進(jìn)行煙霧仿真模擬：南樓起火后，現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的煙霧混合物可通過(guò)室外地下電纜溝進(jìn)入北樓室內(nèi)電纜管溝。北樓爆炸前易燃易爆氣體濃度約為31％，總量不少于280立方米。經(jīng)北京理工大學(xué)爆炸科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)爆炸過(guò)程進(jìn)行仿真模擬：當(dāng)北樓內(nèi)易燃易爆組分（氫氣、甲烷、一氧化碳、碳酸甲乙酯等）達(dá)到200立方米，并遇北樓儲(chǔ)能室內(nèi)點(diǎn)火源起爆，仿真模擬得到的爆炸破壞場(chǎng)景與事故現(xiàn)場(chǎng)相符，爆炸當(dāng)量為26千克TNT。
大紅門(mén)儲(chǔ)能電站爆炸與美國(guó)亞利桑那州麥克米肯（McMicken）儲(chǔ)能項(xiàng)目爆炸事件，是目前非戶用儲(chǔ)能項(xiàng)目中出現(xiàn)傷亡的兩個(gè)火災(zāi)案例。傷亡人員均是火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)控制處理人員，McMicken可以說(shuō)是人類(lèi)在鋰離子電池火災(zāi)科學(xué)認(rèn)識(shí)上的里程碑，改變了一些根深蒂固消防傳統(tǒng)觀念，而大紅門(mén)火災(zāi)，更多的是極其低級(jí)的錯(cuò)誤，是缺乏消防常識(shí)和消防設(shè)施設(shè)置和管理不到位的瀆職事件。
(2)2022年5月8日，德國(guó)卡爾夫區(qū)的Althengstett一個(gè)公寓樓用戶側(cè)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)生爆炸。
地下室由光伏系統(tǒng)供電的6.5kW儲(chǔ)能電池起火冒出大量煙霧，房主曾嘗試撲滅但并未成功。幸運(yùn)的是，爆炸發(fā)生在消防員進(jìn)入房子之前，爆炸沖擊波造成地下室的窗戶和門(mén)、公寓和前門(mén)的窗戶都被震碎了。消防員大約花一個(gè)小時(shí)撲滅地下室的火災(zāi)，拆除設(shè)備，電池箱的殘骸被移出，放在一個(gè)水槽里進(jìn)行冷卻。預(yù)計(jì)損失財(cái)產(chǎn)達(dá)40-50萬(wàn)歐元。
(3)2022年3月3日 ，德國(guó)南部一起公寓樓爆炸，起因是安裝在地下室內(nèi)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)因技術(shù)缺陷而爆炸，隨后在地下室又引發(fā)火災(zāi)，沖擊波甚至將幾扇門(mén)窗向外推開(kāi)，并掀翻了整個(gè)屋頂結(jié)構(gòu)。所幸爆炸時(shí)建筑內(nèi)無(wú)人居住，因而也沒(méi)有人員受傷。
(4)2022年2月23日， 尼日利亞首都阿布賈中央商業(yè)區(qū)的聯(lián)邦財(cái)政部大樓地下室的電池逆變器發(fā)生火災(zāi)并引起爆炸。根據(jù)介紹，當(dāng)電池爆炸時(shí)，大約有16個(gè)其他電池受到影響，大火開(kāi)始爆發(fā)并產(chǎn)生濃煙。
(5)奧地利發(fā)生多起與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)有關(guān)的火災(zāi)。2023年9月24日奧地利阿爾塔奇的一個(gè)定居點(diǎn)。當(dāng)消防隊(duì)員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)一個(gè)避難所和一座附屬建筑完全被火焰吞沒(méi)。消防部門(mén)隨后迅速撲滅了大火，好在沒(méi)有人員傷亡。
(6)珠海市香洲區(qū)屏北二路廣通物流園內(nèi)儲(chǔ)能柜突發(fā)起火。
起火點(diǎn)為物流園倉(cāng)庫(kù)存放的儲(chǔ)能柜。該儲(chǔ)能柜是由5組電池柜串聯(lián)為一體，著火電池柜為1、2號(hào)柜，現(xiàn)場(chǎng)過(guò)火面積約5平方米，珠海市消防救援支隊(duì)在抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，利用水槍及移動(dòng)水炮對(duì)起火部位進(jìn)行滅火，同時(shí)在窗戶、墻體開(kāi)辟排煙口。經(jīng)過(guò)30分鐘持續(xù)出水，現(xiàn)場(chǎng)明火被撲滅。然而，在后續(xù)冷卻降溫過(guò)程中，電池柜又突發(fā)爆燃，消防救援人員只能繼續(xù)出水壓制。因著火倉(cāng)庫(kù)濃煙較大、自然排煙效率低，珠海消防立即啟用大功率隧道排煙機(jī)進(jìn)行排煙降溫。
物流園工作人員做好防護(hù)措施操作叉車(chē)，在消防救援人員的掩護(hù)下將電池柜逐一轉(zhuǎn)移至室外空曠區(qū)域進(jìn)行9小時(shí)的冷卻降溫。
4.電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)火災(zāi)事故
電動(dòng)交通工具的鋰離子電池火災(zāi)，多發(fā)生與交通事故、充電狀態(tài)或滿電狀態(tài)。交通事故往往造成司機(jī)和乘客受卡不能及時(shí)逃生，停止?fàn)顟B(tài)下，室外火災(zāi)往往波及周邊的其他車(chē)輛，室內(nèi)火災(zāi)經(jīng)常造成人員傷亡及爆炸事件。交通事故造成碰撞及電池機(jī)械濫用引起火災(zāi)，消防上無(wú)能為力，這種情況不討論。更多的傷亡卻是違規(guī)操作，將電動(dòng)交通工具或電池拿回室內(nèi)充電導(dǎo)致火災(zāi)及傷亡。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年全國(guó)共接報(bào)電動(dòng)自行車(chē)（電動(dòng)助力車(chē)）火災(zāi)1.8萬(wàn)起，比2021年上升23.4%，其中居住場(chǎng)所內(nèi)因蓄電池（電動(dòng)自行車(chē)充電電池居多）故障引發(fā)的火災(zāi)3242起，比2021年上升17.3%。這些火災(zāi)大多發(fā)生在人員熟睡的深夜或凌晨，由于鋰電池燃燒速度快、溫度高、難以撲滅，往往造成嚴(yán)峻的后果。
(1)2011年4月25日1時(shí)13分，北京市大興區(qū)舊宮鎮(zhèn)一四層樓房發(fā)生火災(zāi)，起火原因，為現(xiàn)場(chǎng)存放的電動(dòng)三輪車(chē)電氣故障引起。造成18人死亡，24人受傷(其中重傷13人)。
(2)2017年9月25日0時(shí)12分，玉環(huán)市常興路21號(hào)民房停放在一層大廳電動(dòng)自行車(chē)起火，火災(zāi)共造成11人死亡，2人重傷。
(3)2021年9月20日凌晨，北京市通州區(qū)某小區(qū)租戶張某某將電動(dòng)自行車(chē)電池帶入室內(nèi)充電引發(fā)火災(zāi)，致樓上5人死亡。
(4)2022年2月8日 ，上海市普陀區(qū)一戶居民家中電動(dòng)自行車(chē)起火造成3人死亡。原因是住戶將電動(dòng)自行車(chē)鋰離子蓄電池放在臥室內(nèi)，電池故障引發(fā)火災(zāi)。
(5)2023年5月14日 ，廣州市海珠區(qū)一民房發(fā)生火災(zāi)，居民將電動(dòng)自行車(chē)鋰電池拿回房間充電所致，5名居民不幸遇難。
(6)2023年4月7日凌晨，北京市豐臺(tái)區(qū)一居民家中發(fā)生火災(zāi)，家中1名老人身亡，還導(dǎo)致樓上試圖逃生的鄰居1死1傷。火災(zāi)事故系老人家屬將電動(dòng)自行車(chē)電池拿回家充電，繼而發(fā)生爆炸起火所致。
(7)2022年11月13日凌晨，潮州市楓溪區(qū)詹厝村一電動(dòng)自行車(chē)維修門(mén)店發(fā)生火災(zāi)，造成3人死亡?；馂?zāi)原因是維修店經(jīng)營(yíng)者在店門(mén)口內(nèi)側(cè)給電動(dòng)自行車(chē)鋰電池充電過(guò)程中，鋰電池發(fā)生熱失控起火蔓延成災(zāi)。
5.鋰離子電池火災(zāi)事故消防應(yīng)對(duì)機(jī)制
綜上所述，可以總結(jié)出如下幾點(diǎn)：
(1)從產(chǎn)品根源上消除火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)不可能的，一段時(shí)間內(nèi)在提高電池質(zhì)量減小火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)發(fā)展幅度，也不會(huì)太大，消防的重點(diǎn)仍然在于控火。
(2)鋰離子電池火災(zāi)目前不存在可行的滅火劑，火災(zāi)只能抑制和控制，使用滅火設(shè)施的目標(biāo)是降溫和抑制爆炸。
(3)鋰離子電池?zé)崾Э蒯尫乓兹家妆瑲怏w，大部分室內(nèi)電池空間，當(dāng)可能釋放氣體與空間容積比例超過(guò)爆炸下限時(shí)，應(yīng)按甲類(lèi)爆炸場(chǎng)所設(shè)計(jì)。
(4)室內(nèi)其他空間，應(yīng)采用防爆隔墻分隔，所有穿透圍蔽結(jié)構(gòu)的管線均應(yīng)密閉封堵，更不允許出現(xiàn)洞口連通其他空間。
(5)甲類(lèi)爆炸場(chǎng)所的鋰離子電池空間，防爆通風(fēng)比自動(dòng)滅火系統(tǒng)更加重要。需要防爆通風(fēng)的場(chǎng)所，不應(yīng)設(shè)置全淹沒(méi)惰化系統(tǒng)，至少在時(shí)間應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。
(6)最好的火災(zāi)抑制系統(tǒng)是噴淋，其次是細(xì)水霧，也可以是氣體惰化系統(tǒng)與噴淋或細(xì)水霧的組合，單設(shè)氣體惰化系統(tǒng)僅能用于不存在繼續(xù)產(chǎn)熱和釋放易燃易爆氣體的空間環(huán)境。
(7)盡量避免使用氣體惰化系統(tǒng)，當(dāng)需要爭(zhēng)取疏散時(shí)間時(shí)，應(yīng)采用應(yīng)采用氣體惰化系統(tǒng)與噴淋或細(xì)水霧的組合系統(tǒng)，并采用極早期火災(zāi)探測(cè)，即是采用可燃?xì)怏w探測(cè)器。
(8)儲(chǔ)存電池應(yīng)嚴(yán)格防火分隔，控制每個(gè)防火單元的的總能量，避免同一空間內(nèi)的電池能量過(guò)大。降低火災(zāi)規(guī)模及減少火災(zāi)損失。
(9)每個(gè)防火單元之間應(yīng)采用防爆隔墻分隔，或通過(guò)一定的室外安全距離分隔。
(10)鋰離子電池儲(chǔ)能空間應(yīng)設(shè)置可遠(yuǎn)程訪問(wèn)的氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
