中國國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。
煙臺(tái)創(chuàng)為新能源科技有限公司技術(shù)總工李明明在儲(chǔ)能電站專場，發(fā)表了題為“儲(chǔ)能電站消防安全技術(shù)研究”的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
李明明：各位專家下午好！我來自山東煙臺(tái)創(chuàng)為新能源科技有限公司，今天下午給大家匯報(bào)的題目是關(guān)于儲(chǔ)能電站消防安全技術(shù)的研究。
這幾天聽報(bào)告也聽到歐美國家相關(guān)的技術(shù)專家的介紹，目前歐盟的一些技術(shù)現(xiàn)狀，或者是美國現(xiàn)行的消防標(biāo)準(zhǔn)。我們公司一直是致力于儲(chǔ)能電池的安全技術(shù)研究，目前已在乘用車上有一些新的技術(shù)在應(yīng)用和形成一些標(biāo)配市場。在儲(chǔ)能電站當(dāng)中，我們也是基于鋰電池的安全性做了相應(yīng)的技術(shù)研究。
今天我的介紹分四個(gè)方面，第一是儲(chǔ)能消防安全現(xiàn)狀，第二是儲(chǔ)能安全研究，第三是儲(chǔ)能安全解決方案，第四是技術(shù)成果體現(xiàn)。
儲(chǔ)能消防的安全現(xiàn)狀，主要是因?yàn)殡姵赜幸粋€(gè)熱失控原因，當(dāng)然我們的儲(chǔ)能電池不僅包含鋰離子電池，也包括釩液流電池之類的，我們目前最關(guān)注的是關(guān)于鋰離子電池的，因?yàn)檫@幾年通過新能源大巴或者是新能源乘用車上發(fā)生了不少電池?zé)崾Э氐氖鹿?，也是引起了行業(yè)的焦慮。
首先看看全球儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)的體系建設(shè)，這是美國的標(biāo)準(zhǔn)，紐約消防局、美國消防協(xié)會(huì)出臺(tái)了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，還有一些私營公司的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)就不再詳細(xì)介紹了。
在國內(nèi)也有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)是2014年電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范，這里面只提到了對(duì)站的安全防護(hù)，要求不得期貨爆炸，但是具體的措施沒有，還有一個(gè)是小型儲(chǔ)能電站消防安全技術(shù)條件，這是由公安部上海消防技術(shù)研究所正在制定的，我們也參與在其中。地方標(biāo)準(zhǔn)方面有深圳市移動(dòng)式儲(chǔ)能充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范。還有中關(guān)村儲(chǔ)能聯(lián)盟正在制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，另外還有一些企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，比如說中天儲(chǔ)能的集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范，這些標(biāo)準(zhǔn)提出了一些要求，主要是針對(duì)傳統(tǒng)的消防預(yù)警提出了一些配置化的要求，比如說滅火裝置要配置經(jīng)過認(rèn)證的產(chǎn)品，但是對(duì)集裝箱式儲(chǔ)能電站，它的消防分為兩方面，一個(gè)是早期的預(yù)警，一個(gè)是使用什么樣的滅火藥劑對(duì)電池進(jìn)行有效的安全防護(hù)。
我們主要研究的課題在于早期預(yù)警上，能夠保護(hù)人的安全。
我們看看目前整個(gè)儲(chǔ)能電站的安全設(shè)計(jì)。這是通過BMS的一張圖做的調(diào)整的，無論是鋰離子電池還是梯次電池，它都包含電化學(xué)安全、機(jī)械結(jié)構(gòu)安全、弱電安全、高壓電安全、熱安全、使用安全。我們公司主要關(guān)注的是使用安全，主要是熱失控預(yù)警、熱擴(kuò)散報(bào)警、箱體內(nèi)部火災(zāi)抑制或消防、終極防護(hù)。對(duì)于發(fā)生火災(zāi)之后，是很難滅掉的，只有早期發(fā)現(xiàn)、早期抑制才能對(duì)它的問題進(jìn)行解決。
這是我們總結(jié)的安全防護(hù)的遞進(jìn)式防護(hù)措施。電池目前隨著化學(xué)技術(shù)的不斷提升，像電解液中增加相應(yīng)的阻燃劑，再就是電池與電池之間增加安全防護(hù)隔離措施，還有隔膜性能的提升，它本身就不容易發(fā)生熱失控，即使發(fā)生熱失控以后也不容易產(chǎn)生起火爆炸。除此以外，萬一發(fā)生安全事故，或者早期的熱失控，必須要提到一個(gè)早期的預(yù)警信號(hào)，這是在今年的新國標(biāo)當(dāng)中，有一個(gè)熱事故的預(yù)警信息，我們把它稱為早期的熱失控預(yù)警信息。后邊的防護(hù)技術(shù)，在去年6月份之前我們一直把它叫消防，后來公安部消防評(píng)定中心認(rèn)為，針對(duì)于鋰電池火災(zāi)目前沒有一個(gè)很好的滅火介質(zhì)去抑制或者是直接把它滅掉。如果要做鑒定或者是CCC認(rèn)證，只能叫保護(hù)，后來就把它更名為電池?zé)崾Э仡A(yù)警及防護(hù)技術(shù)。就是為了起到一個(gè)早期的防護(hù)，至于救援那都是放到最后了，只有把預(yù)警信息通知給消防，不管是通過水或者是二氧化碳，還是通過泡沫式的消防藥劑對(duì)它進(jìn)行大劑量的應(yīng)急消防對(duì)接。
我們的研究方向主要是集中在BMS的后一期，就是一旦電池發(fā)生熱失控或者是發(fā)生危險(xiǎn)點(diǎn)的時(shí)候，如何更及時(shí)有效地捕捉到這個(gè)信號(hào)。
這是和公安部天津消防所做的一個(gè)課題，這是針對(duì)儲(chǔ)能電站梯次利用電站的研究。這是我們課題研究的內(nèi)容。
這是傳統(tǒng)的儲(chǔ)能電站消防，主要是有典型感溫、典型感煙探測(cè)氣體，再加上聲光報(bào)警器、警鈴，或者是119的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電站消防設(shè)備的安裝。
對(duì)儲(chǔ)能電站來說，和傳統(tǒng)的消防是不一樣的，它一旦發(fā)生火災(zāi)會(huì)發(fā)生一個(gè)多米諾效應(yīng)，從一節(jié)傳到另一節(jié)，這個(gè)問題發(fā)生之后是很難逆轉(zhuǎn)的。
這是我們?cè)谡n題研究中的主要的方向，主要是研究熱仿真的模型，熱分散和熱分析的模型，再一個(gè)是不同因素影響下的熱失控產(chǎn)生對(duì)比鄰電池的熱傳播。同時(shí)是火災(zāi)蔓延的主要傳播路徑。這是為了研究電池?zé)崾Э?，我們從單體到組合做了一些實(shí)驗(yàn)。上面這個(gè)是磷酸鐵鋰軟包的電池，它在產(chǎn)生熱失控之后，首先噴放出大量的煙，但是并沒有迅速的起火燃燒。下面是一個(gè)放殼型的磷酸鐵鋰電池，發(fā)生火災(zāi)之后它會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧和爆發(fā)性的火災(zāi)。下面裝了一個(gè)氣溶膠型的滅火器，就是防止它發(fā)生火災(zāi)之后，我們對(duì)它進(jìn)行防護(hù)。
這是熱失控的反應(yīng)機(jī)理，在熱失控狀態(tài)下，它會(huì)有幾個(gè)動(dòng)作，首先是一個(gè)卸壓動(dòng)作，有代表性的就是卸壓口的打開，防爆閥的打開，防爆閥打開的過程中會(huì)形成燃燒。
在這個(gè)過程中，卸壓閥一旦打開，它產(chǎn)生的氣體是由哪些組成的？我們要提出一個(gè)早期預(yù)警的信息是從哪里獲得的，首先分析一下氣體殘素，第二是要分析它的煙氣參數(shù)，不但有電解液的參數(shù)，也許有電線電纜和內(nèi)部區(qū)域的短路，造成煙霧的形成，還有火焰參數(shù)和溫度參數(shù)，這兩個(gè)就比較好理解，因?yàn)橐坏┗馂?zāi)形成肯定是伴隨著高溫和大量的火焰。
我把火災(zāi)分成四個(gè)階段：早期狀態(tài)、可見煙狀態(tài)、火焰狀態(tài)和高熱狀態(tài)，我們希望得到的信息肯定是最早期的，最關(guān)鍵的技術(shù)就是早期探測(cè)器的使用。
我們分析了火災(zāi)形成有這么幾個(gè)階段，使用什么樣的探測(cè)器可以更早期的捕捉到電池?zé)崾Э氐陌l(fā)生，或者是沒有發(fā)生熱失控，但是有異常我們?cè)趺窗芽厮?。按照剛才那幾個(gè)階段來分，需要配置有氣體、煙霧、火焰的傳感器，把它做成一個(gè)集體化的探測(cè)器，這樣可以有效地防止它的誤報(bào)和漏報(bào)。因?yàn)槿绻闶褂脝为?dú)一顆傳感器，會(huì)受到外面的很多影響，使你瞬間獲得了一個(gè)信號(hào)，但是這種信號(hào)是錯(cuò)誤的，會(huì)造成一個(gè)誤報(bào)警，或者是真的就啟動(dòng)了滅火器。
這里面主要是傳感器的標(biāo)定、智能算法、高耐用性，還有休眠策略、低功耗策略，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題以后及時(shí)喚醒，一旦喚醒之后進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集。再有就是可靠性的策略和傳感器失效機(jī)制?？傊亲龅矫獬`報(bào)和漏報(bào)，并且保證它的使用壽命在8到10年，這是我們追求的目標(biāo)。
這個(gè)主要是針對(duì)電池包內(nèi)部的不穩(wěn)定性，我們把7項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，這7項(xiàng)數(shù)據(jù)主要集中在電池包內(nèi)部，比如有的是硅膠，或者是有密封的膠條，或電線電纜，本身它就會(huì)產(chǎn)生一些鹵素類的氣體分解，一旦使用的氣敏傳感器放置在電池包內(nèi)部的時(shí)候，電池包內(nèi)部并不是潔凈的氣體，從傳感器反映的數(shù)據(jù)是有跳變的，所以我們要有一個(gè)早期的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的區(qū)域，把這個(gè)信號(hào)盡量擬合成一條直線。如果是在穩(wěn)態(tài)區(qū)域，再進(jìn)行數(shù)據(jù)上升，我們把預(yù)警分為四個(gè)階段，在穩(wěn)態(tài)區(qū)域是一級(jí)狀態(tài)，在穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)之上再進(jìn)行上升，我們就認(rèn)為它這是產(chǎn)生異常了，就認(rèn)為這個(gè)是有異常的一個(gè)電池包，跟別的是不一樣的，這個(gè)二級(jí)預(yù)警功能主要是應(yīng)用在電解液的泄露上，2017年我們發(fā)現(xiàn)已運(yùn)營的車輛有73輛左右的車上有二級(jí)預(yù)警，電池包的防爆閥被打開了，實(shí)際上它并沒有發(fā)生問題，只是因?yàn)橹圃旃に嚥煌附拥姆辣y破損了，導(dǎo)致電解液自然揮發(fā)到電池箱內(nèi)部，所以就會(huì)有二級(jí)預(yù)警。三級(jí)預(yù)警的時(shí)候認(rèn)為這肯定是有事故發(fā)生了，比如說車上發(fā)生這種事故，就跟車有聯(lián)動(dòng)措施，如果是儲(chǔ)能電站發(fā)生問題，就會(huì)跟它的排風(fēng)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)方面產(chǎn)生一些控制變化。四級(jí)預(yù)警的時(shí)候就是確認(rèn)火災(zāi)，通過遠(yuǎn)程啟動(dòng)或者是手動(dòng)啟動(dòng)。
這是一些機(jī)理研究，這是測(cè)的三元電池的火災(zāi)狀態(tài)，一旦發(fā)生火災(zāi)它蔓延是比較快的，如果不在早期進(jìn)行防護(hù)，它很可能會(huì)形成一個(gè)災(zāi)難性的后果，就是讓你整個(gè)電池都燃燒起來。
剛才分析了那么多，主要是在不同成組或不同工況下的研究狀態(tài)，最終達(dá)到獲取電池?zé)崾Э啬Ｐ?，讓我們更早期地知道電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生了，能夠把這個(gè)信號(hào)發(fā)出來，或者知道馬上就要有火焰形成了，及時(shí)噴放滅火器，把表體的溫度降下來。
下面講一下我們給客戶做的幾個(gè)方案，這些都是國標(biāo)已經(jīng)建立的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樽鰞?chǔ)能電站安防的時(shí)候，有的地方客戶是要求要驗(yàn)收的，要求你提供3C或者是相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)鑒定，或者是UR認(rèn)證、CE認(rèn)證，或者是有的做建筑類的分布式儲(chǔ)能，像北京這種比較多，我們遇到的客戶也很多，他們有的都建在樓底下，這個(gè)消防車進(jìn)不去，但是施工的時(shí)候要按照建筑的標(biāo)準(zhǔn)做，因?yàn)楝F(xiàn)在沒有儲(chǔ)能電站的相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，只能先使用建筑類的消防設(shè)計(jì)方案。
我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是智慧預(yù)警，其中智慧預(yù)警當(dāng)中有：漏液預(yù)警，四級(jí)報(bào)警，多種媒介。物聯(lián)網(wǎng)預(yù)警功能設(shè)計(jì)，具有定位報(bào)警、短信報(bào)警、微信報(bào)警、語音報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)及時(shí)預(yù)警。第二個(gè)是智慧消防，我們做到多級(jí)防護(hù)，采用四級(jí)消防防護(hù)設(shè)計(jì)，對(duì)電池箱體單元體、電池柜、儲(chǔ)能集裝箱淹沒防護(hù)和外部消防應(yīng)急借口設(shè)置四重消防保護(hù)。每級(jí)火災(zāi)防控的火災(zāi)探測(cè)器自動(dòng)啟動(dòng)滅火，緊急情況下可通過手動(dòng)啟動(dòng)滅火，也可通過消防主站后臺(tái)系統(tǒng)啟動(dòng)消防裝置，緊急啟動(dòng)語音119報(bào)警，多滅火介質(zhì)分階段接入。第三是全周期檢測(cè)，我們做到實(shí)時(shí)分析、智能判斷。第四是安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適合不同場合下的安全防護(hù)。
這是目前的整個(gè)設(shè)計(jì)方案，主要有外部供電，這和BMS一樣，我們這個(gè)主要體現(xiàn)在可以跟BMS進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，并不用使用單獨(dú)的系統(tǒng)通訊。集裝箱向著更智能化、集成化的方向發(fā)展，可以把火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)一送到站控系統(tǒng)當(dāng)中去，通過你的消防主機(jī)能把所有的數(shù)據(jù)送到站控系統(tǒng)當(dāng)中，有利于后臺(tái)的系統(tǒng)集成。
下面主要講幾個(gè)方案，這里每個(gè)電池簇都裝了一個(gè)探測(cè)器，上面使用的是管道式的七氟丙烷的滅火方式。
這個(gè)是20尺的防護(hù)方案，它用的是氣溶膠的防護(hù)方式，因?yàn)閮蛇呉呀?jīng)沒有空間放七氟丙烷了，所以就改成了氣溶膠。
這也是給客戶做的一個(gè)方案，這是地下室的一個(gè)方案，這一個(gè)建筑式的，它必須要通過相關(guān)的驗(yàn)收，所以選擇的是七氟丙烷的系統(tǒng)。
這個(gè)集裝箱比較小，大家可以看到在消防的部位蹲了一個(gè)七氟丙烷的滅火罐。
這是剛才看到的那個(gè)圖，它是比較小的空間。
下面介紹一下顯示模塊，這和儲(chǔ)能電站的后臺(tái)系統(tǒng)是對(duì)接的，我們把它分為正常模式、維護(hù)模式、自動(dòng)模式和半自動(dòng)模式，正常和維護(hù)比較好理解，我們認(rèn)為不管是什么樣的滅火藥劑，只要噴放就會(huì)對(duì)人帶有一定的影響，一旦噴放以后，不但說它有沒有毒，哪怕是氣溶膠一旦噴放完了以后，會(huì)到人的皮膚的灼傷，或者是眼睛都會(huì)造成一定的傷害，所以有一個(gè)自動(dòng)和半自動(dòng)狀態(tài)，在人不在的時(shí)候可以恢復(fù)成自動(dòng)狀態(tài)，讓它遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。
我們通過大量的研究，也跟公安部做了一些聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，同時(shí)在公安部也做了一些實(shí)驗(yàn)報(bào)告，取得了科技部的成果評(píng)價(jià)。儲(chǔ)能電站最近剛剛開始做，最近做了30多個(gè)儲(chǔ)能電站，這是我們之前的探測(cè)器發(fā)現(xiàn)的技術(shù)成果，這些案例是截止到去年3月份左右，一直到今年還有很多的案例，實(shí)踐證明我們的探測(cè)器在電解液漏液方面更靈敏，可以很快發(fā)現(xiàn)電解液漏液體，我們目前做的整車企業(yè)比較多，除了儲(chǔ)能電站以外，因?yàn)檫@也都是電池，像中通、宇通、上汽大通、吉利等等都是我們的客戶，我們和好多的企業(yè)都形成了長期的供應(yīng)商伙伴。我們?cè)?017年探測(cè)預(yù)警裝置的出貨量接近10萬套，標(biāo)配了好多電池廠和乘用車。
在儲(chǔ)能電站方面，我們也做了一些項(xiàng)目，很多還在施工過程中。乘用車和電池長方面，這是我們2014年就開始發(fā)展的業(yè)務(wù)。
我們一直致力于電池的熱失控或者是熱失控后期的熱擴(kuò)散的安全防護(hù)，我們公司主要的精力就是針對(duì)電池的安全做一些被動(dòng)式的安全防護(hù)方案，目的是為提升安全預(yù)警更早期的得到信號(hào)，同時(shí)為人員提供更早的安全防護(hù)和撤離的時(shí)間為目標(biāo)而奮斗。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
