中國儲能網(wǎng)訊：
一、前言
在全球碳中和與產(chǎn)業(yè)升級浪潮的驅(qū)動下，能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型已成為不可逆的時代命題。儲能技術(shù)作為新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐，通過平抑新能源波動、優(yōu)化電網(wǎng)運行，正從“配套角色”躍升為能源革命的核心基礎(chǔ)設(shè)施。2023年，全球儲能新增裝機(jī)規(guī)模首超歷史累計，我國以51 GWh貢獻(xiàn)近半數(shù)增量，領(lǐng)跑全球市場；2024年，我國新型儲能裝機(jī)規(guī)模首次超過了抽水蓄能，達(dá)到78.3 GW/184.2 GWh，其中新增投運規(guī)模為43.7 GW/109.8 GWh，同比翻了一番。隨著新型儲能的規(guī)?；瘮U(kuò)張與技術(shù)迭代，其安全隱患也在增長。以鋰離子電池儲能為代表的技術(shù)路線雖占據(jù)主導(dǎo)，卻因熱失控頻發(fā)安全事故，造成人員傷亡與巨額經(jīng)濟(jì)損失，致使產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展與安全防控滯后的尖銳矛盾愈發(fā)凸顯。
立足“雙碳”目標(biāo)與新型能源體系建設(shè)需求，破解鋰離子電池儲能安全困局不僅關(guān)乎技術(shù)迭代，更是國家能源戰(zhàn)略安全的必然選擇。因此深入理解鋰離子電池儲能安全風(fēng)險、探討安全防控技術(shù)壁壘與實踐挑戰(zhàn)極具迫切性。已有研究針對儲能系統(tǒng)火災(zāi)安全等進(jìn)行了總結(jié)，但對爆炸風(fēng)險、安全評價和安全防控新技術(shù)與發(fā)展趨勢等問題關(guān)注不足。本文從“機(jī)理 ? 評估 ? 防控”三個維度構(gòu)建研究框架，系統(tǒng)解構(gòu)鋰離子電池儲能火災(zāi)爆炸事故誘因與發(fā)展機(jī)制，分析“單體失效 ? 系統(tǒng)擴(kuò)散”的危險性，總結(jié)“本征安全 ? 監(jiān)測預(yù)警 ? 多級防護(hù)”技術(shù)現(xiàn)狀與關(guān)鍵問題，進(jìn)而凝練相關(guān)技術(shù)發(fā)展趨勢、提出行業(yè)發(fā)展建議，以期為儲能產(chǎn)業(yè)由“規(guī)模優(yōu)先”向“安全為基”的范式轉(zhuǎn)型提供理論支撐與實踐路徑，提升鋰離子電池儲能系統(tǒng)“全生命周期 ? 全場景覆蓋”的安全韌性。相應(yīng)研究框架如圖1所示。
圖1 鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)爆炸風(fēng)險防控技術(shù)發(fā)展研究框架
二、鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)爆炸事故誘因
由熱、電、機(jī)械等濫用條件或電池內(nèi)部缺陷／污染發(fā)展觸發(fā)的熱失控是電化學(xué)儲能事故發(fā)生的起點。在電化學(xué)儲能系統(tǒng)中，熱濫用、電濫用、機(jī)械濫用與內(nèi)短路之間呈現(xiàn)互為因果的鏈?zhǔn)绞шP(guān)系，熱濫用是導(dǎo)致熱失控的直接原因，內(nèi)短路一般是三種濫用形式下的共性特征。其中，電濫用（如過充、過放、大倍率運行）通過誘發(fā)鋰枝晶生長或集流體腐蝕引發(fā)內(nèi)短路；機(jī)械濫用（如碰撞、擠壓）直接破壞電池結(jié)構(gòu)完整性，導(dǎo)致電極短路；熱濫用（如局部過熱、環(huán)境高溫）則促使隔膜熔融收縮或電解液分解，加劇內(nèi)短路風(fēng)險。內(nèi)短路形成后，焦耳熱與化學(xué)反應(yīng)熱的耦合釋放將進(jìn)一步觸發(fā)熱失控，形成自強(qiáng)化惡性循環(huán)。內(nèi)部缺陷／污染會導(dǎo)致自誘發(fā)內(nèi)短路，但其潛伏期較長，機(jī)制復(fù)雜尚未清楚揭示，目前針對自誘發(fā)內(nèi)短路的替代測試、建模和診斷方法仍是研究重點。在儲能電站中，熱濫用可能源于散熱設(shè)計缺陷、熱管理系統(tǒng)失效或異常環(huán)境溫升；電濫用常由電池管理系統(tǒng)（BMS）保護(hù)閾值失準(zhǔn)、電網(wǎng)波動或功率調(diào)度策略不當(dāng)、電池間的不一致性、水浸泡、配套電氣設(shè)施的拉弧短路和對地故障等引發(fā)；機(jī)械濫用則多與運輸安裝損傷、結(jié)構(gòu)老化形變或外部沖擊（如地震、異物侵入）相關(guān)。
在正常使用條件下，電池由于內(nèi)阻的存在會產(chǎn)生一定的熱量，但相對可控。然而在濫用條件下，由于內(nèi)短路或正負(fù)極之間的化學(xué)反應(yīng)串?dāng)_，電池內(nèi)部產(chǎn)生熱量積累，引起一系列副反應(yīng)，如固體電解質(zhì)界面（SEI）膜分解、負(fù)極 ? 電解液反應(yīng)、隔膜熔化、正極分解反應(yīng)、電解質(zhì)溶液分解反應(yīng)、負(fù)極與黏接劑反應(yīng)等，釋放出大量熱量。在電池儲能系統(tǒng)中，單節(jié)電池發(fā)生熱失控釋放的熱量通過對流、輻射、傳導(dǎo)等形式將熱傳遞到相鄰電池，當(dāng)發(fā)生熱失控電池周圍的電池溫度達(dá)到熱失控觸發(fā)溫度時，即誘發(fā)電池間的熱失控蔓延（TRP），甚至進(jìn)一步造成整個模組和電池包的熱失控。
電池?zé)崾Э剡^程中會伴生產(chǎn)氣和排氣行為。一般鋰電池?zé)崾Э睾螽a(chǎn)生氣體的主要成分是H2、CO2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C3H6和電解液蒸氣等，同時可能含有HF、HCl等有毒氣體；各組分含量由于電池狀態(tài)、電池容量、測量環(huán)境、測試手段等不同而有所區(qū)別，一般H2、CO2、CO三種組分的含量居前。在排氣前，可將電池看作一個封閉系統(tǒng)，隨著電池內(nèi)部壓力的增加，電池會發(fā)生膨脹變形。電池內(nèi)部的壓力達(dá)到一定閾值后，安全閥打開，副反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和電解液噴出，同時也會有一些內(nèi)部反應(yīng)物的固體顆粒，此時電池變?yōu)橐粋€開放體系，但由于內(nèi)部溫度仍然較高，電解液會繼續(xù)蒸發(fā)。
當(dāng)鋰離子電池排放的可燃?xì)怏w遇到點火源時，如噴射的高溫固體顆粒，甚至電池高溫表面，噴射氣體就會燃燒形成噴射火。此外，電池噴發(fā)過程可能改變電弧形成的介質(zhì)氛圍、破壞電氣部件絕緣包覆、改變電氣間距，使擊穿電弧更容易發(fā)生，從而點燃可燃?xì)怏w。如果氣體在排放后沒有立即被點燃，混合氣體會向周圍擴(kuò)散或積聚在受限空間，當(dāng)濃度達(dá)到爆炸極限時，在存在上述點火源的情況下將產(chǎn)生爆炸。在熱失控蔓延初期，電池包安全閥開啟后進(jìn)入電池包的空氣量有限，可能火勢并不明顯，但是電池排氣噴出的高溫顆粒物吸附在電池包頂板，由于溫度遠(yuǎn)高于氣體溫度，顆粒物對電池包頂板的傳熱會導(dǎo)致其內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)失效，即火焰“燒穿”電池包。當(dāng)電池包結(jié)構(gòu)失效后，大量空氣與熱失控氣體混合，產(chǎn)生劇烈的燃燒現(xiàn)象。
三、鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)爆炸特性分析
（一）單體電池火災(zāi)爆炸特性分析
研究表明，一般情況下不同正極材料的熱穩(wěn)定性順序為磷酸鐵鋰（LFP）>錳酸鋰（LMO）>鎳鈷錳酸鋰（NCM）>鎳鈷鋁（NCA）>鈷酸鋰（LCO）。高鎳氧化物正極材料LiNixM1-xO2（x≥0.8，M=Co，Mn，Al，Mg等）具有更高的能量密度和電導(dǎo)率，即使在較低溫度下也能延長電動汽車的續(xù)航里程，近年來受到廣泛關(guān)注。然而隨著鎳含量的增加，正極材料熱穩(wěn)定性變差，針對此類正極材料的熱穩(wěn)定性評估和熱安全性改善仍是當(dāng)前的研究重點。
電動汽車中常采用的三元鋰電池的正極為層狀的NCM，在高溫下會發(fā)生相變并釋放大量活性氧與電解液和石墨負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量CO和CO2，推動電池溫度迅速上升，電池內(nèi)部的熱失控強(qiáng)度一般較高，熱失控過程中的溫升速率和所能達(dá)到的最高溫度普遍高于LFP電池。而橄欖石形狀的LFP熱穩(wěn)定性好，發(fā)生熱失控的概率較低，所以目前國內(nèi)儲能采用電池的主流技術(shù)類型為LFP電池。但是LFP的氧化程度較低，強(qiáng)P—O共價鍵使LFP在熱失控時免于釋放大量O2，導(dǎo)致H2等還原性氣體無法在熱失控過程中被充分氧化，因此在大多數(shù)熱失控產(chǎn)氣測試中，LFP電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生氣體中的H2和C2H4含量高于NCM電池，而CO和CO2的含量相對較低。
電池?zé)崾Э貧怏w的燃爆危險性可通過熱釋放速率、層流燃燒速度、爆炸極限和爆炸超壓等指標(biāo)來評估。相較于NCM電池，在過充和過熱條件下，氣體噴射是LFP電池?zé)崾Э氐闹饕袨椋话悴粫霈F(xiàn)射流火。但在針刺條件下，穿刺針和電池外殼之間摩擦產(chǎn)生的火星可能點燃可燃?xì)怏w，火焰首先從刺孔處噴出，并在安全閥處形成射流火。由于實驗條件和觸發(fā)方式的差異，不同研究測得的LFP電池火焰的峰值熱釋放速率表現(xiàn)出一定的隨機(jī)性，但大體上隨著容量增加，峰值熱釋放速率逐漸升高，且對于200~300 Ah的大容量LFP電池，峰值熱釋放速率逐漸趨于穩(wěn)定。實驗研究表明，由于H2的最低爆炸極限（LEL）遠(yuǎn)低于CO，LFP電池?zé)崾Э貧怏w的爆炸極限相較于NCM電池更低，但NCM電池的爆炸上限（UEL）略高于LFP電池；LFP電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣的爆炸超壓更高，可能對相鄰電池、電池包甚至電池艙體的機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來更不利的影響；由于H2和C2H4的含量較高，LFP電池?zé)崾Э貧怏w層流燃燒速度更快。即不同正極材料電池內(nèi)部的熱失控強(qiáng)度和外部燃爆危險性之間存在協(xié)調(diào)現(xiàn)象。因此，雖然LFP電池發(fā)生熱失控的概率較低，但一旦發(fā)生熱失控，其產(chǎn)生的氣體爆炸風(fēng)險和危險性更高。
除H2、C2H4等可燃?xì)怏w外，電解液蒸氣的危害也不容忽視，2021年北京大紅門儲能電站的火災(zāi)爆炸事故很大程度上歸咎于電解液蒸氣爆炸。鋰離子電池的電解液由有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑三類物質(zhì)組成，碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）等碳酸酯類是最常用的有機(jī)溶劑。由于這些有機(jī)溶劑的沸點較低，在電池?zé)崾Э氐母邷叵聲杆僬舭l(fā)，安全閥開啟后隨可燃?xì)怏w一起通過安全閥排出。有學(xué)者使用20 L球形爆炸容器測量了三種常見電解質(zhì)溶劑（DMC、EMC和DEC）的爆炸特性，并通過化學(xué)動力學(xué)分析軟件Cantera對爆炸壓力結(jié)果進(jìn)行了理論分析，發(fā)現(xiàn)它們的爆炸強(qiáng)度參數(shù)與H2、CH4和C3H8相似且略高，但該研究未考慮多相混合爆炸危險性。此后，有學(xué)者研究了可燃?xì)怏w與DMC混合的爆炸危險性，研究結(jié)果表明，DMC的存在將增加混合物的爆炸危險性。近期，有學(xué)者基于加速量熱儀實驗確定了340 Ah LFP電池第一次排氣產(chǎn)物中的可燃?xì)怏w和電解液蒸氣兩種成分含量的真實比例，并基于該比例通過改進(jìn)的20 L爆炸球測定了混合物的爆炸特性參數(shù)。結(jié)果表明，在兩相系統(tǒng)的耦合爆炸中，EMC使系統(tǒng)更容易爆炸，具有更大的爆炸威力，而熱失控氣體擴(kuò)大了其爆炸濃度范圍。它們共同彌補(bǔ)了彼此在單相介質(zhì)爆炸參數(shù)上的不足，從而提高了兩相系統(tǒng)的爆炸危險性。但是，上述研究大多采用100%荷電狀態(tài)（SOC）的電池進(jìn)行實驗，并且在排氣過后收集產(chǎn)物進(jìn)行分析，忽略了電池不同狀態(tài)（SOC、健康狀態(tài)（SOH））對排氣產(chǎn)物的影響以及電池排氣過程本身的動態(tài)特征，并且相關(guān)的理論建模工作較為匱乏，對多相產(chǎn)物爆炸機(jī)理認(rèn)知尚存一定的局限性。
在排氣過程中，高溫的射流火焰可能會氧化固體顆粒并生成一些煙塵，其主要成分是碳。模擬研究表明，固體顆粒的存在會導(dǎo)致：可燃?xì)怏w點火時間延遲，火焰溫度上升減緩；射流火焰不再呈現(xiàn)規(guī)則的火炬形狀，存在顯著的湍流擾動；相鄰電池表面的輻射和對流傳熱速率提高。因此，固體顆粒對相鄰電池的加熱效應(yīng)非常重要，這將對電池間的TRP產(chǎn)生影響。此外，固體顆粒粉塵的存在也會增加可燃?xì)怏w的爆炸危險性。然而目前固體顆粒的噴射機(jī)制、傳熱貢獻(xiàn)以及多相產(chǎn)物之間的相互作用機(jī)理尚不清晰。
明確電池?zé)崾Э厝紵捅ㄌ匦允莾δ芟到y(tǒng)安全設(shè)計的前提。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)鋰離子電池的燃燒過程通常經(jīng)歷第一噴射火階段、穩(wěn)定燃燒階段、第二甚至第三噴射火階段、最終穩(wěn)定燃燒階段以及熄滅階段，多階段的噴射火焰是鋰離子電池燃燒的特殊現(xiàn)象。隨著SOC的增加，燃燒反應(yīng)將更加劇烈，100%SOC電池的歸一化峰值熱釋放速率甚至與燃油相當(dāng)。該團(tuán)隊還通過計算流體力學(xué)（CFD）還原了火災(zāi)或爆炸前的氣體擴(kuò)散過程，研究表明，開放空間中爆燃產(chǎn)生的火球引起了熱失控并噴射火焰。由于可燃區(qū)（燃料 ? 氧氣混合區(qū)）在安全閥打開后迅速擴(kuò)大，爆燃傾向于發(fā)生于安全閥的上方位置，而非發(fā)生在安全閥處。因此，在電池包設(shè)計時，需避免可燃?xì)怏w在閥體上方形成混合聚集區(qū)，通過物理引導(dǎo)將可燃?xì)怏w快速分散至非敏感區(qū)域；結(jié)合LFP產(chǎn)氣特性優(yōu)化泄壓閥開啟壓力閾值，平衡泄壓效率與氣體可燃風(fēng)險。此外，應(yīng)制定可燃?xì)怏w擴(kuò)散狀態(tài)與爆燃能量的量化評估方法，建立不同通風(fēng)條件下的氣體危險濃度閾值數(shù)據(jù)庫，探究多尺度通風(fēng)系統(tǒng)（電芯 ? 模組 ? 機(jī)柜 ? 集裝箱）的協(xié)同防護(hù)效能。
北京理工大學(xué)團(tuán)隊通過實驗數(shù)據(jù)分析和理論建模，對開放環(huán)境下NCM軟包電池的爆炸特性進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)爆炸沖擊波速隨著SOC的增大而增大，確定了爆燃到爆轟的邊界條件，建立了電池爆炸的等效TNT模型，提出了爆炸風(fēng)險和災(zāi)害評估方法。電池包是封裝構(gòu)型，爆炸沖擊波可能會在電池包中來回反射并形成馬赫桿，爆燃將會轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼑?yán)重的爆轟，因而可考慮設(shè)置吸能材料來改進(jìn)電池包設(shè)計。此外，相關(guān)理論分析手段可為LFP電池爆炸危險性的分析提供參考。
（二）“模組 ? 包 ? 艙體”多層級火災(zāi)爆炸特性分析
對模組、電池包、電池簇和電池艙層級火災(zāi)爆炸危險性進(jìn)行分析的前提是明確熱失控多層級蔓延特性。對于模組和電池包層級的熱失控蔓延特性，目前多采用實驗以及模擬方法進(jìn)行研究。而對于電池簇和電池艙層級的熱失控蔓延，實驗成本和危險性均不可控，一般采用數(shù)值模擬進(jìn)行研究，目前僅陽光電源股份有限公司和比亞迪股份有限公司等公司公開報道了針對單個和多個儲能艙體的大規(guī)模燃燒測試。
目前，對模組內(nèi)熱失控在不同影響因素下蔓延特性的探究相對充分，如分析了不同電池形狀（方形、軟包、圓柱）、不同電極體系（三元、LFP）、不同電池狀態(tài)（SOC、SOH）、電連接方式（串聯(lián)、并聯(lián)）、散熱條件（風(fēng)冷、液冷、相變冷卻）、熱失控觸發(fā)條件（加熱、針刺、過充）和空間狀態(tài)（封閉、開放、半開放）等對TRP的影響。① 相較于方形和軟包電池側(cè)面直接接觸加熱，圓柱電池的弧形表面減少了熱量傳遞。在圓柱電池模組中，TRP可能主要由電連接、噴出高溫物質(zhì)等因素影響，而對于方殼及軟包電池，傳熱可能是更重要的影響因素。② 相較于三元電池，LFP電池發(fā)生TRP的難度較大，針對不同SOC下LFP電池模組的TRP實驗表明，只有在100% SOC下，才會發(fā)生TRP。③ 高SOC下，熱失控更加劇烈。老化會改變電池特性，增加電池發(fā)生熱失控的風(fēng)險，但是由于內(nèi)部活性材料的損失，熱失控劇烈程度低于新鮮電池，且熱失控特性與老化路徑相關(guān)。④ 并聯(lián)的電連接方式會加速TRP，促進(jìn)正在發(fā)生熱失控的電池釋放更多能量，還會縮短電池排氣和熱失控之間的時間間隔，不利于熱失控預(yù)警。⑤ 在電池?zé)崾Э赜|發(fā)后，將熱量進(jìn)行快速且合理的疏導(dǎo)，避免大量傳遞至臨近電池是抑制TRP的關(guān)鍵，目前主要有風(fēng)冷技術(shù)、液冷技術(shù)和相變冷卻技術(shù)。風(fēng)冷技術(shù)的研究主要關(guān)注基于強(qiáng)制空氣冷卻的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)改進(jìn)，包括電池排列和氣流通道設(shè)計。液冷技術(shù)的研究主要關(guān)注液體冷卻劑的選擇、流道的優(yōu)化、流速的優(yōu)化等。相變冷卻的研究主要關(guān)注解決相變材料（PCM）熱導(dǎo)率差、可用潛熱有限和易燃的缺點。通過添加金屬顆粒與碳納米管等高導(dǎo)熱添加劑可得到高熱導(dǎo)率的復(fù)合相變材料，通過將PCM與微通道冷板、液冷流體通道等其他組件集成可有效解決潛熱有限的問題，可通過添加阻燃劑來降低易燃性。由于流體的熱導(dǎo)率更高，液體冷卻系統(tǒng)具有更明顯的散熱能力、更快的冷卻速度，所以液冷技術(shù)正成為目前儲能系統(tǒng)冷卻形式的主流選擇。同時，得益于高潛熱、高比熱、化學(xué)穩(wěn)定、無毒無腐蝕性，以及操作方便和維護(hù)成本低等特點，PCM近年來也逐步得到應(yīng)用，但仍需深入研究以探索大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的可行性。⑥ 不同觸發(fā)方式對模組前三節(jié)電池TRP行為產(chǎn)生影響，對后幾節(jié)電池的影響不大。⑦ 相較于封閉體系，開放體系的電池爆炸、電池噴射出的火焰對其他電池影響較小，而受限空間內(nèi)的熱失控火焰將促進(jìn)模組內(nèi)熱失控的傳播。
當(dāng)某一模組完全失控并起火時，噴射火焰將引起并主導(dǎo)豎向熱失控傳播，進(jìn)而導(dǎo)致模組間的TRP行為。TRP一般表現(xiàn)出順序蔓延、無序蔓延和同步蔓延的傳播特征，其中順序蔓延和無序蔓延指空間尺度傳播特征，同步蔓延指時間尺度傳播特征。熱失控在空間尺度無序蔓延的同時，一般表現(xiàn)出同步蔓延的特點，即不同位置多個電池的熱失控在一個很小的時間窗口內(nèi)發(fā)生。TRP初期，在相鄰電池固體傳熱主導(dǎo)下，觸發(fā)熱失控電池所在的下層模組一般表現(xiàn)出順序蔓延的特征；由于熱失控產(chǎn)生的火焰預(yù)熱效應(yīng)，上層模組的TRP加快，能量釋放更加集中，熱危害更大，但上層模組的TRP順序在不同實驗中有所差別，即表現(xiàn)出同步蔓延和無序蔓延的特點。當(dāng)模組間TRP無法抑制時，可能進(jìn)一步形成電池包層級的TRP。由于同步蔓延期間能量釋放比較集中，對應(yīng)著更大的熱釋放率，因此在該蔓延期間，高溫?zé)熿F燒穿了電池包頂蓋，導(dǎo)致大量氣體進(jìn)入與可燃?xì)怏w混合，試驗觀察到猛烈噴射火焰，電池外殼損壞和質(zhì)量損失更嚴(yán)重。然而，由于電池表面接觸傳熱、火焰、煙氣流動等傳熱機(jī)制相互耦合以及電池排氣、內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程本身的隨機(jī)性，尚不清楚哪種類型的傳熱效應(yīng)在觸發(fā)熱失控中起關(guān)鍵作用。
電池包層級TRP特性的研究相對匱乏。相較于模組，TRP過程中電池包內(nèi)相鄰電池的傳熱量增加，意味著電池包內(nèi)可能更容易發(fā)生TRP。熱失控觸發(fā)方式同樣影響電池包TRP特性，過充條件比熱觸發(fā)條件更具危害性，因此對儲能系統(tǒng)充電狀態(tài)的監(jiān)測極為重要。由于電池包是封裝的，在頂板的存在下，熱失控火焰將促進(jìn)TRP；此外，電池噴閥產(chǎn)物將在電池包上部空間積聚，合理的電池包通風(fēng)面積、空腔體積和通風(fēng)策略可使可燃?xì)怏w體積分?jǐn)?shù)維持在爆炸下限（LEL）以下，從而避免爆炸事故的發(fā)生。
對電池簇層級的火災(zāi)研究發(fā)現(xiàn)，單個電池包起火可能引發(fā)兩個非相鄰電池包之間的TRP，即電池包的熱失控能夠通過火焰輻射實現(xiàn)跳躍式傳播。如果電池包層級的熱失控未得到有效抑制，電池?zé)崾Э貒婇y產(chǎn)物和火焰可能將蔓延至整個儲能艙。已有研究基于FLACS等軟件分析可燃?xì)怏w在儲能艙內(nèi)的擴(kuò)散行為和可燃?xì)怏w探測器位置的優(yōu)化布置。Barowy等的實驗表明，不斷擴(kuò)散的熱失控可能通過產(chǎn)生極易點燃的氣體環(huán)境而引發(fā)爆炸危險，爆炸情景可能發(fā)生在單體電池排氣后的幾秒內(nèi)（即快速點火），也可能是在氣體長時間積聚后發(fā)生的延遲點火，尤其是當(dāng)消防系統(tǒng)啟動時更為常見。為防止儲能艙體的爆炸破壞造成更大范圍的災(zāi)害蔓延，需根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通風(fēng)和泄爆口設(shè)計，但是這些基于經(jīng)驗和半經(jīng)驗公式的預(yù)測結(jié)果尚需提高精度。因此，中國石油大學(xué)（華東）團(tuán)隊基于OpenFOAM建立了三維全尺寸儲能艙燃燒模型，通過該模型評估了氣體爆炸對儲能艙結(jié)構(gòu)以及周圍環(huán)境的影響。此外，還基于熱阻網(wǎng)絡(luò)和CFD建立了儲能艙層級火蔓延的半降階模型（SROM），以較高的計算效率實現(xiàn)整艙火蔓延預(yù)測。數(shù)值模擬結(jié)果表明，熱失控觸發(fā)位置對TRP及火災(zāi)行為具有顯著影響。當(dāng)熱失控在較高位置觸發(fā)時，失效電池的數(shù)量較少。相比角落位置，起源于電池簇中心的熱失控將引發(fā)更高的火災(zāi)發(fā)展速率和峰值熱釋放率。但是以上研究假設(shè)較多，難以反映真實情況，如未考慮氣體爆炸對熱失控傳播的影響；可燃?xì)怏w組分含量的設(shè)定基于真實電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣的比例，未考慮熱失控傳播過程中的動態(tài)變化；未考慮電解液蒸氣和顆粒物等多相產(chǎn)物的影響等。
雖然對“電池單體 ? 模組 ? 電池包 ?艙體”多層級的TRP特性有了一定的認(rèn)識，但對模組及以上層級儲能系統(tǒng)的火災(zāi)爆炸危險性的量化分析較為匱乏，關(guān)鍵難點之一在于難以獲取電池噴閥速度、成分、多相溫度等邊界條件以及考慮排氣和熱失控傳播的隨機(jī)性，即儲能系統(tǒng)的火災(zāi)爆炸危險性無法通過基于電池單體的分析簡單擴(kuò)展得到。目前的一種做法是，基于一種氣體成分的產(chǎn)生只與一種化學(xué)反應(yīng)相關(guān)、氣體組分固定等假設(shè)，建立電池?zé)崾Э禺a(chǎn)氣、排氣等子模型，直接模擬電池噴閥，進(jìn)而通過CFD模擬熱失控產(chǎn)物在電池包內(nèi)的擴(kuò)散行為，獲取各成分含量變化情況，計算著火下限（LFL）、LEL等燃爆危險性動態(tài)變化指標(biāo)。另外一種方法是通過精心設(shè)計熱失控實驗獲得上述邊界條件，然后將其作為CFD模型的輸入，消除了額外假設(shè)和電池子模型需求，在降低計算成本的同時提高準(zhǔn)確性，但實驗方法的通用性還需進(jìn)一步探討。所以，由于機(jī)理認(rèn)知和模擬手段的局限性，仍不能實現(xiàn)熱失控傳播的多相多尺度耦合建模，尚不能準(zhǔn)確量化儲能系統(tǒng)的各層級燃爆危險性。已有研究中，電連接形式、電池組布置方式、電池包結(jié)構(gòu)設(shè)計等因素也暫未得到充分考量。
四、鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)爆炸風(fēng)險防控技術(shù)研究現(xiàn)狀
（一）電池本征安全
電池是儲能系統(tǒng)的基本能量存儲單元，是儲能系統(tǒng)的核心部件。從結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝和材料體系改進(jìn)等方面提高電池本體的安全性，是從根本上解決鋰離子電池儲能安全問題的重要手段。
合理的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和安全性等關(guān)鍵性能指標(biāo)，最大限度發(fā)揮材料性能、抑制副反應(yīng)和衰減機(jī)制，從而提升綜合性能和使用壽命。如合理的CB值與N/P比設(shè)計等；通過設(shè)置正溫度系數(shù)（PTC）部件等斷路裝置，可在電池過流、過熱時自動切斷電路，防止事故擴(kuò)大；設(shè)置安全閥等泄壓裝置，當(dāng)電池內(nèi)部壓力異常升高時，安全閥可以自動開啟，釋放氣體，防止電池爆炸。
鋰離子電池的制造工藝包括：正極和負(fù)極材料的混料、涂布、輥壓、裁片、卷繞或疊層、極耳焊接、注液、封口、化成、排氣、分容等步驟，其中每一道工序都可能導(dǎo)致電池內(nèi)阻升高或短路而形成安全性問題。比如電極基體平整度差、活性材料中混入雜質(zhì)、極耳焊接不牢、極片邊緣有毛刺等問題都會增大電池間的不一致性，影響電芯的安全性。在電池制造過程中控制正負(fù)極漿料配置、涂布質(zhì)量和干燥、壓片與切片以及電池裝配環(huán)節(jié)的規(guī)范性可減少制造缺陷，降低電池本身的安全隱患。
電池材料改進(jìn)是提高電池?zé)岱€(wěn)定性的重要手段。當(dāng)前一般通過摻雜（如Al摻雜）、表面涂層（如氟化物、磷酸鹽、固體氧化物）和表面包覆（金屬氧化物）等方法提高正極材料的熱穩(wěn)定性；大多數(shù)商業(yè)電池的負(fù)極材料是石墨等碳基材料。為提高負(fù)極材料穩(wěn)定性，有學(xué)者提出采用新型負(fù)極材料（如硅基材料），并通過多級碳結(jié)構(gòu)策略和共價包覆等手段提升其穩(wěn)定性；在熱失控過程中，電解液與電池正負(fù)極活性材料反應(yīng)，產(chǎn)生可燃?xì)怏w，釋放大量熱量。目前常見的做法是通過阻燃劑等添加劑改善電解液的安全性，如通過在電解液中添加抗氧化劑（如β-Ca）可以在保持電化學(xué)性能的同時，有效抑制高鎳NCM電池?zé)崾Э剡^程中由正極活性氧釋放引起的交叉反應(yīng)，阻止熱失控發(fā)生。固態(tài)電解液因其出色的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性而受到研究者的青睞，有望從源頭解決電池安全性問題。但固態(tài)電池并不絕對安全，如陶瓷固態(tài)電解質(zhì)仍面臨鋰枝晶生長等問題，美國桑迪亞（Sandia）國家實驗室的一項研究表明，在短路失效場景下，高能量密度配置固態(tài)電池的溫升可能會超過傳統(tǒng)鋰電池，引發(fā)更高的風(fēng)險，因此固態(tài)電池?zé)崾Э貦C(jī)理仍需深入研究；常用的隔膜材料包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或二者的復(fù)合材料。在電池濫用或高溫條件下，聚烯烴材料的隔膜可能會發(fā)生收縮，導(dǎo)致孔隙率降低，從而增加電池內(nèi)部短路的風(fēng)險。為此，研究人員開發(fā)了具有更好熱穩(wěn)定性的新型隔膜，如結(jié)合聚偏二氟乙烯（PVDF）和低成本無紡布（NWF）制成的復(fù)合隔膜以及通過多巴胺（PDA） ? 陶瓷復(fù)合改性隔膜，使隔膜即使在230 ℃時也無明顯熱收縮。在提高隔膜熱穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了多途徑控制熱失控反應(yīng)的新型隔膜，如Thermal-Coupled Overheating Response（TCOR）隔膜兼顧了高熱穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)熱性并可以通過熱響應(yīng)切斷電池內(nèi)部反應(yīng)，十溴聯(lián)苯乙烷—CaO雙面涂覆的PE隔膜具有抑制電解液的鏈?zhǔn)椒纸夥磻?yīng)、通過消除自由基有效撲滅火焰的雙重阻燃機(jī)制，使電池的火災(zāi)爆炸安全風(fēng)險被進(jìn)一步降低。
除電池材料改進(jìn)、PTC等內(nèi)部安全策略，通過在電池內(nèi)部布置其他安全功能組件，可降低電池?zé)崾Э仫L(fēng)險。如通過在軟包電池中加入溫度響應(yīng)毒化層（TPL）或冷卻功能隔膜（CFS），阻斷了電池?zé)崃糠e累早期還原性氣體對正極的“還原攻擊”路徑，在強(qiáng)制加熱條件下成功阻止了熱失控的發(fā)生。但上述內(nèi)部安全策略存在響應(yīng)速度慢、操作電壓窗口小、不可逆性等問題，因此研究人員提出了一種基于熱響應(yīng)聚合物開關(guān)（TRPS）的新型材料，該材料由電化學(xué)穩(wěn)定的石墨烯包覆的尖峰狀鎳納米顆粒和高熱膨脹系數(shù)的聚合物基質(zhì)組成，在正常溫度下，TRPS薄膜具有高導(dǎo)電性，電池可以正常充放電。然而，當(dāng)電池內(nèi)部溫度升高到TRPS材料的轉(zhuǎn)變溫度（如70 ℃）時，聚合物基質(zhì)發(fā)生熱膨脹，導(dǎo)致導(dǎo)電顆粒之間的接觸斷開，電導(dǎo)率急劇下降，從而迅速切斷電流，防止電池過熱和熱失控。當(dāng)溫度降低后，聚合物基質(zhì)收縮，導(dǎo)電顆粒重新接觸，電導(dǎo)率恢復(fù)，電池可以繼續(xù)正常工作。為解決全固態(tài)鋰金屬電池中鋰枝晶生長的問題，研究人員提出了一種創(chuàng)新的界面工程設(shè)計策略：在正極與電解質(zhì)之間引入普魯士藍(lán)類過渡金屬捕獲層，能夠高效吸附正極溶解的過渡金屬離子，阻止其遷移至負(fù)極并誘發(fā)鋰枝晶成核。
（二）主被動防控手段
1. 監(jiān)測預(yù)警
安全監(jiān)測技術(shù)通過監(jiān)測儲能系統(tǒng)中各組件和設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)可能的安全風(fēng)險并作出應(yīng)對，對事故的發(fā)生起到一定的預(yù)防作用。目前的監(jiān)測手段主要基于BMS和各種傳感器實現(xiàn)。主要監(jiān)測的參數(shù)包括溫度、氣體、電壓、變形、膨脹力等。
電池溫度可以通過熱電偶、熱敏電阻、電阻式溫度探測器（RTD）、薄膜傳感器和光纖傳感器等進(jìn)行監(jiān)測，其中RTD、薄膜傳感器和光纖傳感器可以植入電池內(nèi)部來監(jiān)測電池內(nèi)部的溫度信號。當(dāng)電池發(fā)生熱失控時，其內(nèi)外溫差可能很大（相差數(shù)百攝氏度），電池內(nèi)部熱過程從開始到轉(zhuǎn)移至電池表面的時間間隔可能有幾十秒，內(nèi)部和外部溫度的過大差異以及溫度傳播的延遲會導(dǎo)致預(yù)警、冷卻和滅火等安全措施的滯后，所以獲取電池內(nèi)部的溫度信息非常重要。薄膜傳感器和光纖傳感器是近年來的研究熱點。薄膜傳感器的嵌入可與電池組裝工序兼容，在增加一部分成本的同時顯著提高BMS的可靠性。隨著具有良好導(dǎo)電性、高比表面積和優(yōu)異機(jī)械性能的柔性傳感器出現(xiàn)，通過內(nèi)置傳感器實現(xiàn)對多個參數(shù)的實時監(jiān)測已成為可能，為智能電池的推廣創(chuàng)造了基礎(chǔ)。光纖傳感器具有良好的耐腐蝕性和抗電磁干擾性，但是其成本較高、技術(shù)集成難度大。除傳感器直接監(jiān)測方式外，通過監(jiān)測電池表面溫度和電化學(xué)模型預(yù)測電池內(nèi)部溫度已經(jīng)在商業(yè)鋰電池中廣泛應(yīng)用。雖然基于模型的溫度預(yù)測可以準(zhǔn)確預(yù)測電池的內(nèi)部溫度，但它們通常需要大量的電池信息，電池內(nèi)阻隨SOC、SOH和溫度的變化以及電池內(nèi)部成分之間復(fù)雜的相互作用為建模帶來了很大的困難。電化學(xué)阻抗譜不需要任何傳感器，消除了傳熱延遲問題，但是會帶來很多額外成本，測試所需時間較長，此外在測試數(shù)據(jù)中解耦電池老化和極化效應(yīng)帶來的影響等問題仍未得到充分解決。如何非破壞性地、準(zhǔn)確地且在動態(tài)操作條件下量化鋰離子電池內(nèi)部溫度分布和變化對電池?zé)岚踩芾砭哂兄匾饬x，上述手段均無法同時滿足這些要求，針對此問題，采用同步輻射X射線衍射斷層掃描（XRD-CT）和多通道準(zhǔn)直器—XRD（MCC-XRD）技術(shù)，實現(xiàn)了對18650電池在高倍率充放電條件下的內(nèi)部溫度分布高時空分辨率實時監(jiān)測。
氣體傳感器主要包括H2傳感器、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）傳感器、CO傳感器等。對于氣體檢測，CO和碳?xì)浠衔锉徽J(rèn)為是安全警告（熱濫用或過充情況）的有效指標(biāo)。然而，上述氣體來自電解質(zhì)或SEI分解（>90 ℃），在電池內(nèi)部溫度較低（<50 ℃）且熱失控尚未出現(xiàn)的鋰枝晶生長期不能作為指標(biāo)。Jin等首次提出了一種通過H2捕獲來檢測微米級鋰枝晶的方法，以實現(xiàn)更早期的安全預(yù)警。通過電池簇級的安全預(yù)警實驗，表明在檢測到H2的同時關(guān)閉充電電源，即使被真實儲能艙中的其他電池組阻擋，H2仍然可以作為預(yù)警指標(biāo)，實驗中既沒有觀察到煙霧也沒有觀察到火災(zāi)。此外，電池排氣的聲音信號也被用作預(yù)警信號，LFP電池模組的熱失控實驗表明，通過檢測該信號可以在火焰出現(xiàn)前1061 s實現(xiàn)預(yù)警，但該信號容易受到噪聲干擾。
電池?zé)崾Э剡^程中會伴隨著電壓的變化。目前常用的方法有定性判斷法、閾值判斷法、基于模型的方法和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法。在LFP電池的過充實驗中識別了電壓轉(zhuǎn)折點（VTP），將這一特征作為最早預(yù)警指標(biāo)。基于閾值的判斷方法多依賴于經(jīng)驗，但電池工作環(huán)境復(fù)雜，難以設(shè)置合適閾值，需要根據(jù)環(huán)境條件和電池實際狀態(tài)動態(tài)調(diào)整閾值設(shè)定。基于模型的方法通過數(shù)學(xué)模型描述電池在過充等情況下的電壓和溫度變化，或通過等效電路模型中的電壓和局部異常因子進(jìn)行故障檢測，能更全面地呈現(xiàn)電池電壓在故障條件下的演變過程，實現(xiàn)早期預(yù)警。數(shù)據(jù)驅(qū)動方法因不需要準(zhǔn)確的電池模型而受到研究者的青睞，如基于串聯(lián)電池包交錯電壓測量拓?fù)涞亩喙收显\斷方法和基于k均值聚類算法的電壓不一致波動故障在線診斷與預(yù)測方法等。但是需要大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練以提高準(zhǔn)確性，且多數(shù)數(shù)據(jù)源于實驗室，其運行環(huán)境與實際差異大，數(shù)據(jù)集穩(wěn)健性差，模型泛化性無法保證，難以在實際儲能運行中得到驗證。
熱失控過程中的內(nèi)部壓力上升會導(dǎo)致電池膨脹，因此變形和膨脹力也是熱失控監(jiān)測預(yù)警的有效信號。目前對電池變形的監(jiān)測可以通過應(yīng)變片、激光器、相機(jī)和光纖傳感器實現(xiàn)。應(yīng)變片具有成本低、有效性和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，是一種出色的機(jī)械變形傳感器，應(yīng)用范圍廣泛。應(yīng)變片可以安裝在不同形狀電池（軟包、棱柱形和圓柱形電池）的表面，用于變形測量。然而，應(yīng)變片容易受到熱和電磁干擾；使用激光和相機(jī)對變形進(jìn)行非接觸式測量，精度高，但是這種非接觸式測量方法通常用于實驗室研究，不適合在現(xiàn)場應(yīng)用中進(jìn)行實時監(jiān)測；光纖傳感器的優(yōu)勢除了良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性之外，還可以實現(xiàn)內(nèi)部溫度、壓力以及變形等多信號的實時高精度監(jiān)測。此外，如果考慮大規(guī)模電池系統(tǒng)中的每個電池單元的監(jiān)測，則具有大量電纜和記錄設(shè)備的傳感系統(tǒng)將極其復(fù)雜且昂貴，分布式光纖傳感器將在多點同時監(jiān)測方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。
在電池?zé)崾Э囟嗑S信號演變研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)膨脹力信號的異常要早于電壓、氣體和溫度信號，并且該信號在充電倍率、環(huán)境溫度、預(yù)緊力和初始SOC等條件改變時表現(xiàn)出了更好的穩(wěn)健性，同時壓力傳感器技術(shù)成熟、布置簡單（一個串聯(lián)模組只需布置一個傳感器），因此開始關(guān)注將電池膨脹力升高速率異常作為最早的預(yù)警指標(biāo)。該指標(biāo)在過充和加熱條件下都表現(xiàn)出了更好的預(yù)警效果，及時斷電或關(guān)閉加熱板能夠有效防止熱失控傳播。此外，有學(xué)者通過設(shè)計機(jī)械裝置放大熱失控時的膨脹力使電池架傾覆，從而減少電池表面的接觸熱傳遞，即使有火焰存在也能阻止TRP。但在利用電池膨脹信號進(jìn)行預(yù)警時需要注意，在正常的充放電過程中由于鋰離子在正負(fù)極的脫嵌，正負(fù)極內(nèi)應(yīng)力和體積發(fā)生變化，電池產(chǎn)生可逆膨脹變形，膨脹力也會隨之波動，在測量時應(yīng)考慮此影響，避免將正常操作檢測為故障。此外，電池老化會造成電池機(jī)械性能變化，產(chǎn)生不可逆膨脹，因此應(yīng)在不同老化條件下確定膨脹相關(guān)信號檢測閾值。目前，不同的研究中設(shè)定的閾值不盡相同，應(yīng)綜合考慮電池材料、容量、狀態(tài)、使用條件和包裝類型的差異，以準(zhǔn)確確定警告閾值。
綜合以上監(jiān)測技術(shù)，有學(xué)者提出了基于多信號融合監(jiān)測的儲能系統(tǒng)多級預(yù)警策略。如電壓 ? 溫度 ? 氣體聯(lián)合預(yù)警策略、膨脹力 ? 溫度 ? 電壓信號聯(lián)合預(yù)警策略等。目前儲能電站主要監(jiān)測溫度、電壓和氣體信號，并設(shè)置特性參數(shù)閾值進(jìn)行警告，但大多數(shù)情況下，熱失控發(fā)生時電池內(nèi)部的不可逆連鎖反應(yīng)已被觸發(fā)，監(jiān)測預(yù)警效果往往不及預(yù)期，并且由于成本、空間、數(shù)據(jù)收集和存儲的限制，儲能電站無法實現(xiàn)對所有電池的完整參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控。隨著儲能云平臺的建立，通過智能數(shù)據(jù)壓縮算法和第五代移動通信（5G）技術(shù)控制數(shù)據(jù)傳輸和存儲成本，借助云端強(qiáng)大算力，儲能系統(tǒng)的實時智慧監(jiān)測將成為可能。
2. 消防和泄爆抑爆
鋰離子電池火災(zāi)比較特殊，相較于其他火災(zāi)形式，其燃燒劇烈，火勢蔓延迅速，釋放大量有毒氣體和粉塵顆粒。即使將明火撲滅，由于電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)仍在持續(xù)進(jìn)行并釋放熱量，電池容易復(fù)燃，難以通過常規(guī)物理稀釋隔絕氧氣或切斷燃燒鏈的方法徹底撲滅。所以，高效的滅火技術(shù)對控制鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)事故發(fā)展、減輕鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)事故后果至關(guān)重要。
用于鋰離子電池火災(zāi)的常見滅火劑包括水基滅火劑和氣體滅火劑。水基滅火劑是儲能電站滅火的常見選擇，細(xì)水霧噴頭能有效撲滅電池明火，給燃燒模組降溫，短時間細(xì)水霧一般不會影響電池使用。雖然細(xì)水霧系統(tǒng)對電池模組的損害很低，但是高壓細(xì)水霧的成本比較高，并且可能造成電氣設(shè)施的短路。氣體滅火劑也是一種重要的選擇，七氟丙烷、全氟己酮可以有效撲滅儲能電池模組的初期火災(zāi)，但無法防止模組發(fā)生復(fù)燃。目前儲能系統(tǒng)常采用全氟己酮／七氟丙烷+細(xì)水霧的消防模式，即通過全氟己酮／七氟丙烷撲滅初期火災(zāi)，通過細(xì)水霧降溫防止復(fù)燃。但如前所述，這一消防模式中，細(xì)水霧可能威脅電氣設(shè)施安全，而只采用全氟己酮／七氟丙烷又無法有效防止復(fù)燃，所以目前很多儲能和消防從業(yè)人員認(rèn)為大水漫灌和放任燃燒仍是最有效的方式。因此，眾多學(xué)者提出了針對鋰離子電池的新型滅火策略，如清潔高效新型滅火劑（干水、F-500滅火劑、滅火微膠囊、液氮）和不同滅火劑之間的協(xié)同（細(xì)水霧與CO2協(xié)同、細(xì)水霧與液氮協(xié)同等），在實驗室階段取得很好的成效。
針對消防系統(tǒng)的設(shè)計，有學(xué)者提出了熱失控滅火和火蔓延滅火的分階段滅火策略，并探索了電池簇、電池模組等層級的分布式滅火方式以及儲能電站層級的集中式滅火方式。隨著《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》的頒布與實施，Pack級全氟己酮消防技術(shù)在儲能消防領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用和認(rèn)可。目前消防探測和預(yù)警系統(tǒng)一般參照《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》設(shè)計，采用獨立通信方式、在本地集中控制，缺少與BMS、電能管理系統(tǒng)（EMS）智慧聯(lián)動的安全管理策略。因此，文獻(xiàn)基于電池?zé)崾Э剡^程中的副反應(yīng)現(xiàn)象設(shè)計了儲能電站火災(zāi)探測報警系統(tǒng)，并提出火災(zāi)探測多系統(tǒng)聯(lián)動和分級預(yù)警設(shè)計構(gòu)想。在儲能消防裝備設(shè)計方面，有學(xué)者基于多層協(xié)同預(yù)警技術(shù)和不同防護(hù)滅火策略開發(fā)了儲能系統(tǒng)的靶向消防防控裝備，但也有研究指出，大多數(shù)消防項目設(shè)置存在“重部件、輕系統(tǒng)”的傾向，組件設(shè)計存在集成化度低、兼容性差等嚴(yán)重的技術(shù)不足。因此，有必要從儲能系統(tǒng)的整體視角優(yōu)化消防系統(tǒng)的設(shè)計、布置和控制策略，從硬件和軟件兩方面進(jìn)行消防系統(tǒng)集成；同時通過研究鋰離子電池靶向消防裝備，提高消防裝備對大規(guī)模鋰離子電池火災(zāi)的適用性。
關(guān)于儲能系統(tǒng)的泄爆抑爆設(shè)計，現(xiàn)有儲能艙體主要采用設(shè)置泄壓口的泄爆方式，泄壓對于集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)的有效性得到了驗證，但國內(nèi)尚沒有針對儲能系統(tǒng)泄爆面積的計算方法，設(shè)計時多參考美國NFPA 68標(biāo)準(zhǔn)中的方法。目前，國內(nèi)針對防爆的解決方案主要通過在可燃?xì)怏w探測器報警后開啟防爆風(fēng)機(jī)，通過氣體置換降低儲能預(yù)制艙內(nèi)的可燃?xì)怏w濃度，以達(dá)到防爆效果。但在事故發(fā)生時，需關(guān)閉事故防爆風(fēng)機(jī)以維持預(yù)制艙內(nèi)的滅火劑濃度，若滅火劑無抑爆效果，整個儲能艙將存在巨大爆炸風(fēng)險。因此，利用惰性氣體控制艙內(nèi)可燃?xì)怏w濃度、降低可燃?xì)怏w極限氧濃度，研究具有更高防爆抑爆性能的材料，將有效提高儲能系統(tǒng)的防爆抑爆能力。
由于消防系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益并不直接體現(xiàn)，且其功能并非持續(xù)發(fā)揮，往往容易出現(xiàn)投機(jī)行為。作為儲能安全的最后一道防線，近年來國內(nèi)外對消防安全的重視程度進(jìn)一步增加，從國家標(biāo)準(zhǔn)層面對儲能消防配置提出了明確的底線要求。2023年，美國保險人（UL）安全試驗室修訂了UL 9540《儲能系統(tǒng)和設(shè)備》，新增了交流與直流儲能系統(tǒng)概念，基于大規(guī)模燃燒測試修訂了儲能系統(tǒng)容量限制，新增了防爆泄爆保護(hù)要求；該試驗室還在2024年頒布了UL 9540B標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了住宅儲能系統(tǒng)大規(guī)模防火測試的空白。美國消防協(xié)會在2023年修訂了NFPA 855《固定式儲能系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)》，增加和修訂了對火災(zāi)探測和滅火、爆炸控制、排氣通風(fēng)、氣體探測的要求，并提出了大規(guī)?；馂?zāi)試驗要求。2024年英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會發(fā)布PAS 63100《電氣裝置 住宅用電池儲能系統(tǒng)的防火保護(hù)規(guī)格》，規(guī)定了在使用固定式二次電池作為儲能介質(zhì)的家庭住宅中安裝小型電池儲能系統(tǒng)（BESS）的消防安全要求。我國目前消防設(shè)計所遵循的國標(biāo)為《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》以及《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》，然而這兩項國標(biāo)在儲能消防系統(tǒng)的設(shè)計環(huán)節(jié)并未提供詳盡的規(guī)范細(xì)則，而且從火災(zāi)定性的角度來看，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為其標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定偏于寬松。因此，即將施行的修訂新版本提升了儲能火災(zāi)的危險等級評定。由沈陽消防研究所負(fù)責(zé)起草的《電化學(xué)儲能電站火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)通用技術(shù)要求》正處于征求意見階段，該征求意見稿進(jìn)一步規(guī)整了消防聯(lián)動的控制邏輯，清晰界定了探測裝置的響應(yīng)臨界值，并且依據(jù)風(fēng)冷、液冷儲能的不同特性做出了針對性區(qū)分。
3. 熱管理
除前文提到的風(fēng)冷、液冷和PCM外，近期，有學(xué)者提出了通過氣凝膠、云母、發(fā)泡硅膠等隔熱材料保護(hù)電池包蓋板結(jié)構(gòu)；有研究人員開發(fā)了一種集成了氣體調(diào)節(jié)功能的阻隔材料，不僅具有導(dǎo)熱、吸熱、隔熱能力，而且在高溫下可以釋放惰性氣體，有效隔離可燃?xì)怏w與火源（如高溫表面、電弧等）；通過在連接的石墨烯層之間嵌入熱膨脹微球開發(fā)的熱傳輸／隔離可切換的小型化熱調(diào)節(jié)器，在電池組正常工作條件下能夠降低電池組溫度差異，提高電池電化學(xué)性能；熱失控下能夠提供一個寬熱傳導(dǎo)窗口緩沖積累的熱量，防止熱失控傳播。這些研究為電池的熱安全管理開辟了新的途徑。
相較于冷板式液冷，近年來全浸沒式液冷技術(shù)逐漸得到市場關(guān)注。全浸沒式液冷是一種直接冷卻方式，通過冷卻液與電池直接接觸，散熱效率很高，提高了電池組的一致性；冷卻液將電池與空氣隔離，同時兼具滅火效果，降低了火災(zāi)爆炸風(fēng)險；冷卻液近乎絕緣的特性也大大降低了擊穿電弧出現(xiàn)的可能?；诓煌鋮s液的實驗研究表明，浸沒式冷卻可以有效阻止熱失控的傳播甚至熱失控的發(fā)生。目前，浸沒式液冷技術(shù)已在儲能電站領(lǐng)域應(yīng)用，大多數(shù)儲能公司均推出了浸沒式液冷儲能產(chǎn)品。但是全浸沒式液冷系統(tǒng)運維成本較高，尚未進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段；由于發(fā)展時間較短，各種冷卻介質(zhì)和儲能系統(tǒng)各組件之間是否能在整個生命周期內(nèi)保持良好的相容性尚不確定。
五、鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)爆炸風(fēng)險防控技術(shù)發(fā)展趨勢和面臨的挑戰(zhàn)
（一）發(fā)展趨勢
1. 電池本體高安全材料體系技術(shù)產(chǎn)業(yè)化
《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案（征求意見稿）》強(qiáng)調(diào)重點布局大容量高安全儲能電池、高功率高能效電池、儲能用固態(tài)電池等先進(jìn)儲能型鋰電池產(chǎn)品。固態(tài)電池具有高能量密度、本質(zhì)安全、長壽命、寬溫域適應(yīng)性和快速充電等優(yōu)勢，有望徹底解決傳統(tǒng)鋰電池的瓶頸問題。因此固態(tài)電解質(zhì)材料類型選擇（硫化物、氧化物、聚合物、鹵化物等）、離子電導(dǎo)率提升、界面工程、電極材料創(chuàng)新（高鎳三元、富鋰層狀氧化物等）、鋰枝晶抑制等問題一直是研究熱點。盡管當(dāng)前仍面臨成本高、量產(chǎn)工藝復(fù)雜等挑戰(zhàn)，但其技術(shù)突破將推動電動汽車、儲能系統(tǒng)、消費電子等領(lǐng)域的全面升級，被視為下一代電池技術(shù)的核心方向，是各國在電池領(lǐng)域必爭的技術(shù)高地。
固態(tài)電池的技術(shù)路線選擇與產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)正呈現(xiàn)多元競爭與協(xié)同突破的態(tài)勢。目前，硫化物、氧化物、聚合物三大技術(shù)路線各具優(yōu)劣：硫化物因高離子電導(dǎo)率和適配高能量密度材料（如高鎳三元正極、硅碳負(fù)極）成為主流方向，但主要以日本和韓國的企業(yè)主導(dǎo)，國內(nèi)正加速布局；氧化物路線憑借熱穩(wěn)定性和較低成本率先實現(xiàn)半固態(tài)電池量產(chǎn)，但其作為一種過渡策略，并不是顛覆性技術(shù)，良品率、充電倍率、循環(huán)壽命等都差強(qiáng)人意；聚合物路線加工兼容性強(qiáng)，但受限于低電導(dǎo)率，主要面向消費電子領(lǐng)域。從全球范圍來看，固態(tài)電池技術(shù)路線呈現(xiàn)“硫化物主導(dǎo)、多路線互補(bǔ)”格局，部分企業(yè)嘗試復(fù)合電解質(zhì)以取長補(bǔ)短。
在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，半固態(tài)電池已進(jìn)入規(guī)?；瘧?yīng)用階段，國內(nèi)外企業(yè)發(fā)布的全固態(tài)電池量產(chǎn)時間表大多在2026—2030年。隨著量產(chǎn)窗口臨近，技術(shù)路線將逐步收斂，全固態(tài)電池有望在高端電動車、低空飛行器等領(lǐng)域率先滲透，同時部分電池企業(yè)也在積極推進(jìn)固態(tài)電池在儲能領(lǐng)域及民用領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。
2. 安全防控鏈條數(shù)智化
安全始終是儲能行業(yè)發(fā)展的核心關(guān)注點，而數(shù)智化技術(shù)為解決安全問題提供了新的途徑。目前，利用機(jī)器學(xué)習(xí)對電池進(jìn)行充放電優(yōu)化和狀態(tài)估計等技術(shù)已經(jīng)在電池安全管理領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。在熱失控預(yù)測方面，也開始有學(xué)者基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)對電池安全邊界預(yù)測以及基于電池材料實驗的熱失控特征溫度預(yù)測進(jìn)行探究。
在設(shè)計制造環(huán)節(jié)，數(shù)字化貫穿于原材料、裝備、工藝等各個方面?！缎滦蛢δ苤圃鞓I(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》提出推動區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)在新型儲能制造業(yè)廣泛應(yīng)用。人工智能技術(shù)深度介入材料篩選和電池設(shè)計，通過大語言模型和垂直領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫，搭建人工智能能源材料平臺，可大幅提高研發(fā)效率并節(jié)省成本。建立數(shù)字化的制造車間，引入在線檢測能力，能實現(xiàn)對制造過程的全流程監(jiān)控和質(zhì)量追溯。一旦出現(xiàn)問題，可迅速定位到具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)并進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，保障電芯的高質(zhì)量制造，減少制造缺陷帶來的安全隱患。
在儲能系統(tǒng)安全管理方面，智能化的BMS能緊密耦合能量管理系統(tǒng)、儲能變流器等軟硬件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時共享和交互。同時，遠(yuǎn)程監(jiān)控與基于數(shù)字孿生的智能運維平臺的廣泛應(yīng)用，讓運維人員突破時空限制，實時掌控儲能系統(tǒng)動態(tài)，一旦出現(xiàn)異?？梢匝杆夙憫?yīng)。借助大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能技術(shù)，建立高精度的儲能系統(tǒng)仿真模型，對電池的全生命周期狀態(tài)、循環(huán)壽命、能量輸出等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)的精細(xì)化、自適應(yīng)控制。
3. 安全防控設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化
隨著電化學(xué)儲能技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，安全防控設(shè)計趨向標(biāo)準(zhǔn)化成為必然發(fā)展方向?！缎滦蛢δ軜?biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》明確提出，到2025年在電化學(xué)儲能等新型儲能領(lǐng)域要形成較為完善的系列標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)國內(nèi)外交流，支撐標(biāo)準(zhǔn)“走出去”，逐步構(gòu)建適應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新趨勢、滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、對標(biāo)國際先進(jìn)水平的新型儲能標(biāo)準(zhǔn)體系。
標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計通過建立普適性技術(shù)指標(biāo)（如熱失控閾值、BMS響應(yīng)精度等），明確各環(huán)節(jié)安全邊界，促使電池廠商、集成商與運營商形成技術(shù)共識，降低因接口混亂或性能錯配引發(fā)的隱性風(fēng)險，推動產(chǎn)業(yè)從“無序競爭”轉(zhuǎn)向“協(xié)作創(chuàng)新”。
標(biāo)準(zhǔn)化為技術(shù)優(yōu)化提供可量化對標(biāo)體系。例如，通過統(tǒng)一熱失控抑制效能評價方法，可加速新型阻燃材料或智能滅火技術(shù)的研發(fā)驗證；通過規(guī)范電池健康狀態(tài)監(jiān)測算法，可提升大數(shù)據(jù)驅(qū)動的壽命預(yù)測模型可靠性。在標(biāo)準(zhǔn)化框架下，企業(yè)研發(fā)投入更具方向性，技術(shù)成果更易轉(zhuǎn)化為行業(yè)通用方案，形成“技術(shù)突破—標(biāo)準(zhǔn)更新—市場推廣”良性閉環(huán)。
標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計通過明確安全性能分級和認(rèn)證流程，為政府制定準(zhǔn)入政策、保險機(jī)構(gòu)評估風(fēng)險、用戶選擇產(chǎn)品提供客觀依據(jù)。同時，標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)參數(shù)（如消防系統(tǒng)響應(yīng)時間、絕緣失效閾值）可轉(zhuǎn)化為監(jiān)管部門的執(zhí)法抓手，避免“事后追責(zé)”的滯后性，實現(xiàn)全生命周期風(fēng)險閉環(huán)管控。
（二）面臨的挑戰(zhàn)
1. “碎片化突破”與“系統(tǒng)性缺陷”并存
在事故誘因分析層面，研究多聚焦于電池材料失效、濫用條件等單一因素，對多物理場耦合作用下的跨尺度鏈?zhǔn)窖莼瘷C(jī)制缺乏動態(tài)解析；在危險性評估領(lǐng)域，針對單體電池的熱失控機(jī)理已有較成熟模型，但對模組、艙體及系統(tǒng)層級的風(fēng)險傳播規(guī)律與量化評價方法仍顯不足；在防控技術(shù)方面，本征安全改性、熱管理優(yōu)化等被動防御手段雖取得進(jìn)展，但基于數(shù)字孿生的主動預(yù)警、多級協(xié)同阻遏等智能化防控體系尚處于探索階段。與此同時，儲能應(yīng)用場景向高能量密度、分布式方向延伸，進(jìn)一步加劇了傳統(tǒng)防控技術(shù)與復(fù)雜動態(tài)風(fēng)險間的適配性挑戰(zhàn)。此外，安全防控技術(shù)評價偏重實驗室環(huán)境下的單一技術(shù)驗證，缺少工程場景下的技術(shù)集成適配性研究。為滿足政府、企業(yè)和用戶等各方主體對新型儲能安全性、可靠性的要求，亟需構(gòu)建儲能系統(tǒng)多層級安全動態(tài)評價體系，探索各系統(tǒng)安全運行邊界，進(jìn)而優(yōu)化整體協(xié)同工作效能。
2. 安全防控成本與經(jīng)濟(jì)效益平衡難
鋰離子電池儲能的規(guī)?；l(fā)展在降低度電成本的同時，也加劇了安全防控投入與經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)構(gòu)性矛盾：一方面，材料集約采購（如碳酸鋰價格下降）、工藝優(yōu)化（良品率提升）與技術(shù)迭代效應(yīng)（能量密度提升）推動電芯成本持續(xù)下降；另一方面，本征安全技術(shù)（如高熱穩(wěn)定性材料、電芯優(yōu)化設(shè)計、固態(tài)電池）、系統(tǒng)級防護(hù)（熱管理、監(jiān)測及消防系統(tǒng)）和基于數(shù)字孿生的預(yù)測性運維體系導(dǎo)致安全成本非線性攀升。破解該矛盾需通過“材料 ? 工藝 ? 系統(tǒng)”三級協(xié)同優(yōu)化，開發(fā)兼具安全性與經(jīng)濟(jì)性的材料體系，應(yīng)用人工智能等數(shù)字化技術(shù)優(yōu)化質(zhì)檢工藝、提升制造精度，并通過安全系統(tǒng)聯(lián)動與安全管理策略智能化升級降低系統(tǒng)冗余成本；同時依托政策工具（階梯補(bǔ)貼、安全基金）與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同（標(biāo)準(zhǔn)化接口、循環(huán)利用）分?jǐn)傦L(fēng)險，最終實現(xiàn)規(guī)模化降本與安全強(qiáng)化的動態(tài)均衡。
3. 新型應(yīng)用場景催生新型風(fēng)險
百兆瓦時級電站可集成數(shù)十萬電芯，傳統(tǒng)單點防護(hù)策略失效。雖然在當(dāng)前測試標(biāo)準(zhǔn)下，由濫用條件觸發(fā)電池大規(guī)模內(nèi)短路的概率已經(jīng)極低，但作為多層級復(fù)雜系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)安全風(fēng)險層層富集，系統(tǒng)級故障概率隨儲能規(guī)模增加快速攀升；在多技術(shù)耦合場景中，鋰電與液流電池、氫儲能的混合部署引發(fā)熱管理兼容性難題；極端環(huán)境適應(yīng)性缺口凸顯，熱帶高濕地區(qū)可能導(dǎo)致絕緣失效事故率激增，而高寒工況（<-40 ℃）下電解液低溫性能不良引起的風(fēng)險尚未在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系中充分考慮；長時儲能下鋰電池高深度循環(huán)可能加劇電極材料結(jié)構(gòu)疲勞，提高安全風(fēng)險。需構(gòu)建多層級防護(hù)架構(gòu)：通過電芯級本征安全設(shè)計、模組級物理隔離及系統(tǒng)級智能阻斷，建立覆蓋新型技術(shù)組合的跨學(xué)科安全設(shè)計準(zhǔn)則與動態(tài)環(huán)境適應(yīng)型標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)規(guī)模化與安全性的協(xié)同演進(jìn)；開發(fā)多物理場耦合仿真平臺，精準(zhǔn)預(yù)測10年以上超長周期下的材料失效路徑，構(gòu)建自適應(yīng)安全邊界調(diào)控算法，實現(xiàn)新型儲能體系從“被動防護(hù)”向“壽命周期主動免疫”的范式升級。
4. 全生命周期安全管理實踐困境
在制造階段，工藝波動引發(fā)的本征缺陷難以被常規(guī)檢測手段完全捕獲，導(dǎo)致隱性風(fēng)險向后續(xù)環(huán)節(jié)傳遞；在運行階段，電池老化路徑的強(qiáng)非線性特征使得傳統(tǒng)健康狀態(tài)評估模型預(yù)測精度不足，運維策略難以精準(zhǔn)匹配實際衰減進(jìn)程；在退役環(huán)節(jié)，因梯次利用標(biāo)準(zhǔn)缺失與殘值評估體系不完善，導(dǎo)致重組電池安全閾值模糊，低質(zhì)產(chǎn)品流入次級市場形成隱患。生命周期中全鏈條數(shù)據(jù)割裂進(jìn)一步加劇管理盲區(qū)：制造期、服役期乃至與退役診斷信息未能有效貫通，將阻礙風(fēng)險溯源與跨階段協(xié)同防控。各環(huán)節(jié)安全邊界的動態(tài)演變與技術(shù)迭代速度的失衡，最終形成“局部優(yōu)化、整體脆弱”的系統(tǒng)性風(fēng)險積累態(tài)勢。需構(gòu)建“制造 ? 應(yīng)用 ? 回收”數(shù)據(jù)貫通體系，開發(fā)多尺度缺陷數(shù)字孿生檢測平臺與基于人工智能技術(shù)的電池狀態(tài)預(yù)測方法，建立覆蓋電池“出生”至“再生”的區(qū)塊鏈溯源認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)全鏈條風(fēng)險穿透式管理。
六、鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)爆炸風(fēng)險防控措施建議
（一）聚焦鋰電池安全基礎(chǔ)技術(shù)研究
研發(fā)先進(jìn)原位表征技術(shù)，動態(tài)解析電池充放電循環(huán)、熱失控等關(guān)鍵過程的微觀演化規(guī)律，揭示電池失效機(jī)理與安全邊界閾值。建立電化學(xué)參數(shù)、熱力學(xué)參數(shù)與電池宏觀性能的定量映射關(guān)系，解耦多場耦合下電化學(xué)相互作用機(jī)制，突破理論設(shè)計與實際制造間的匹配性瓶頸。開發(fā)高精度、多尺度仿真模型，深入理解電池從微觀到宏觀的失效演化過程，實現(xiàn)對失效演化路徑的精準(zhǔn)預(yù)測?；诜抡婺Ｐ徒⒒谌斯ぶ悄艿碾姵卦O(shè)計 ? 檢測一體化平臺，實現(xiàn)材料選型、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與制造工藝的閉環(huán)驗證。結(jié)合實驗驗證與大數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，構(gòu)建“機(jī)理 ? 數(shù)據(jù)”雙輪驅(qū)動的電池安全知識圖譜，為高本征安全性電池體系設(shè)計及主動防控策略提供理論支撐，推動電池技術(shù)從經(jīng)驗試錯向精準(zhǔn)設(shè)計范式升級。
（二）深化系統(tǒng)集成與工程化安全設(shè)計
鋰電儲能安全防控需以系統(tǒng)集成與工程化設(shè)計的深度協(xié)同為突破口，解決“局部優(yōu)化、整體脆弱”的工程難題。通過構(gòu)建“電芯 ? 模組 ? 包 ? 簇 ? 艙體”層級的全鏈條安全架構(gòu)，整合熱管理、消防抑制、電氣隔離等子系統(tǒng)的動態(tài)協(xié)同機(jī)制，設(shè)計自適應(yīng)冗余策略與故障容錯邏輯；推動標(biāo)準(zhǔn)化接口與模塊化工程方案，提升系統(tǒng)兼容性與迭代效率。利用數(shù)字孿生技術(shù)模擬復(fù)雜場景下的鏈?zhǔn)绞窂?，結(jié)合多物理場仿真優(yōu)化安全裕度與閾值參數(shù)；建立覆蓋設(shè)計、制造、運維的全生命周期安全驗證體系，通過實驗數(shù)據(jù)與模型驅(qū)動的雙向反饋，量化系統(tǒng)級安全邊界，實現(xiàn)從“功能疊加”到“系統(tǒng)韌性”的工程范式躍遷，為規(guī)?；瘍δ芴峁└呖煽啃缘募山鉀Q方案。
（三）強(qiáng)化全生命周期安全管理
建立并嚴(yán)格執(zhí)行從原材料純度控制、極片制備工藝、電芯裝配到模組／系統(tǒng)集成的全流程一致性標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)對關(guān)鍵工藝參數(shù)的精細(xì)化控制、在線質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用以及嚴(yán)格的出廠測試，確保電池產(chǎn)品在初始狀態(tài)即具備高可靠性和一致性；借助數(shù)字孿生、邊緣計算等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建儲能電站的實時健康狀態(tài)評估體系，實現(xiàn)對電池性能衰退、潛在故障的早期識別。通過對歷史運行數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的深度挖掘與分析，建立實現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)警的運維監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在故障發(fā)生前進(jìn)行預(yù)警和干預(yù)，有效避免安全事故的發(fā)生，并延長系統(tǒng)使用壽命；制定完善的退役電池殘值評估和安全檢測標(biāo)準(zhǔn)，包括對電池容量、內(nèi)阻、循環(huán)壽命以及安全性能等關(guān)鍵參數(shù)的評估，建立健全的退役電池追溯體系，明確各環(huán)節(jié)責(zé)任主體，保障梯次利用過程安全可控。
（四）優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)體系與監(jiān)管機(jī)制
進(jìn)一步對齊并融合國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，形成統(tǒng)一的安全測試、生產(chǎn)制造、監(jiān)測運維的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系；推動電芯、模組、系統(tǒng)層級的安全認(rèn)證與國際主流標(biāo)準(zhǔn)的接軌，促進(jìn)全球儲能產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展；針對工商業(yè)儲能、大型儲能電站、移動儲能、家用儲能等不同應(yīng)用場景，細(xì)化安全規(guī)范，制定更具針對性和可操作性的安全標(biāo)準(zhǔn)；加快標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，匹配技術(shù)迭代速度，使標(biāo)準(zhǔn)體系盡快覆蓋固態(tài)電池等新型技術(shù)路線。構(gòu)建由政府主導(dǎo)、企業(yè)參與的儲能安全大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)對儲能系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控、安全風(fēng)險的動態(tài)評估與預(yù)警，以及事故發(fā)生后的快速溯源與責(zé)任追溯；整合企業(yè)運行數(shù)據(jù)、政府監(jiān)管數(shù)據(jù)以及第三方檢測數(shù)據(jù)，形成全方位、多維度的數(shù)據(jù)支撐，為政府監(jiān)管決策提供科學(xué)依據(jù)，同時促進(jìn)企業(yè)提升安全管理水平。
（五）完善應(yīng)急響應(yīng)和保險體系
制定多級應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制和預(yù)案，涵蓋從預(yù)警、事故確認(rèn)到應(yīng)急處置的全過程，明確各環(huán)節(jié)的責(zé)任主體和操作流程，如熱失控隔離措施、故障快速切除機(jī)制以及緊急停機(jī)程序等；進(jìn)行常態(tài)化安全演練，檢驗預(yù)案的可行性，提升應(yīng)急隊伍的協(xié)同作戰(zhàn)能力和快速反應(yīng)能力。積極推動保險產(chǎn)品創(chuàng)新，開發(fā)針對儲能系統(tǒng)特點的專屬保險，涵蓋設(shè)計、制造、安裝、運行維護(hù)以及退役等各個環(huán)節(jié)的潛在風(fēng)險；探索將安全技術(shù)指標(biāo)（如熱失控抑制能力、系統(tǒng)防護(hù)等級）與保險費率掛鉤的機(jī)制，通過經(jīng)濟(jì)杠桿促進(jìn)企業(yè)提升儲能系統(tǒng)的本質(zhì)安全水平。
（六）促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與跨學(xué)科融合
建立涵蓋材料研發(fā)、制造工藝、系統(tǒng)集成及循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)作框架，推動電池模組、消防設(shè)備等接口的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，降低兼容性成本；搭建跨學(xué)科聯(lián)合研發(fā)平臺，融合電化學(xué)、材料科學(xué)、力學(xué)、人工智能及環(huán)境工程等多領(lǐng)域技術(shù)，攻克熱失控多物理場耦合機(jī)理、動態(tài)風(fēng)險評估等共性難題。強(qiáng)化“政 ? 企 ? 研”協(xié)同機(jī)制，構(gòu)建數(shù)據(jù)共享與聯(lián)合驗證體系（如區(qū)塊鏈溯源網(wǎng)絡(luò)、多層級實驗平臺），加速本征安全材料、智能阻斷技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化落地。通過政策引導(dǎo)（如專項基金、標(biāo)準(zhǔn)互認(rèn)）與市場激勵（如綠色金融、碳足跡認(rèn)證），形成“技術(shù)攻關(guān) ? 標(biāo)準(zhǔn)制定 ? 商業(yè)推廣”閉環(huán)，最終實現(xiàn)安全防控技術(shù)的高效迭代與規(guī)?；瘧?yīng)用。
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