中國儲能網訊：國內外均有個別儲能電站出現(xiàn)著火、爆炸事故的案例，我們必須承認電池組是一種含高能物質的部件，具有危險性的本質。而且，隨著電池比能量和比功率的提高，發(fā)生事故的危險性將增大。目前國內針對電化學儲能電站消防方面的規(guī)范標準要求較低，且不能滿足現(xiàn)場需求，工程中應用的滅火系統(tǒng)沒有相應標準支撐，滅火劑和滅火措施的有效性均未得到驗證，儲能電站在后期的運營中，面臨很大的安全隱患。本文將詳細介紹儲能電站可能存在的安全隱患與部分應對措施。
一、儲能系統(tǒng)組成
儲能系統(tǒng)一般包括蓄電池儲能單元、電網接入系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng).環(huán)境控制單元等。其中，蓄電池儲能單元是由儲能電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、儲能逆變器、升壓變壓器和就地監(jiān)控系統(tǒng)及儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)等設備組成的。
(1) 電池部分:電池組可劃分成多個電池單元，每個單元與一臺儲能逆變器配套使用，形成一個獨立的單元電池儲能系統(tǒng)。每個單元電池儲能系統(tǒng)能夠獨立被儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)調度.
(2) 變電部分:包括出線設備，電氣二次部分包括中央控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng),消防系統(tǒng)。
(3) 土建部分:電氣電池室或室外電池組基礎及廠區(qū)有關工程。
二、可能存在的安全隱患
2.1火災
電化學儲能電站的火災可以分為兩類：一類是電氣引發(fā)的火災，如常規(guī)電站可能發(fā)生的變壓器火災、電纜火災等，針對此類火災，傳統(tǒng)的火警系統(tǒng)及七氟丙烷滅火器可以有效撲滅;另一類是儲能系統(tǒng)中電池引發(fā)的火災，危害大且一旦火起就不可控，針對此類火災以自動滅火方式為主，包括七氟丙烷自動滅火系統(tǒng)、氣溶膠等。在帶電狀態(tài)下，電氣火災和電池火災都屬于E類火災，不適合用水或泡沫撲滅。
蓄電池在充放電過程中外部遇明火、撞擊、雷電短路、過充或過放等各種意外因素有發(fā)生火災爆炸的危險性:蓄電池因過壓或過流導致設備溫度過高,形成引燃源;電池電解液溫度上升，換熱系統(tǒng)故降導致設備高溫運行,如通風道堵塞.風扇損壞、安裝位置不當、環(huán)境溫度過高或距離外界熱源太近,均可能導致蓄電池系統(tǒng)敝熱不良，影響設備安全運行，引發(fā)火災。
2.2 爆炸
儲能系統(tǒng)的蓄電池在充放電過程中長期運行電解水會產生微量的氫氣，若室內通風不暢或排出管道堵塞，氫氣在室內或局部的封閉空間聚集達到一定濃度，外部遇明火撞擊、雷電、或靜電放電火花、短路過充或過放等各種意外因素，可能造成爆炸事故。
儲能系統(tǒng)箱式變壓器裝置若為帶油設備,變壓器裝置內部故障時會引起電弧加溫，有燃燒和爆炸的可能。
2.3其他系統(tǒng)異常
電池系統(tǒng)測量溫度、液面等數據的傳輸線受電磁干擾等影響可能產生測量誤差，造成儲能系統(tǒng)工作不正常。
電池管理系統(tǒng)故障，如模擬量測量功能失效、電池管理系統(tǒng)報警功能失效、電池管理系統(tǒng)保護功能失效、本地運行狀態(tài)顯示功能失效等，都有可能引發(fā)電池管理系統(tǒng)保護功能，若不能及時發(fā)現(xiàn)電池或系統(tǒng)故障，將引發(fā)更大的事故，導致電池組設備損壞等。
儲能電站廠房內，應保證環(huán)境濕度不超過國家標準規(guī)范要求，防止電子設備因空氣濕變過大發(fā)生故障,從而造成安全生產事故。
2.4人員傷害：觸電、中毒、窒息、灼燙傷
儲能系統(tǒng)帶有危險的直流和交流電壓，即使在沒接通電源或系統(tǒng)關閉時,部分部件可能仍然處在帶電狀態(tài)。在打開或接觸系統(tǒng)時,若沒有穿戴好相應護具，可能發(fā)生觸電危險。電池模塊放置的平臺.基架之間的絕緣電阻較小，絕緣不良，可能發(fā)生漏電、觸電事故。
若室內溫度控制不良，使電解液發(fā)生溶質析出現(xiàn)象，會影響電池壽命，也會對人員造成健康造成威脅。
全釩液流電池電解液發(fā)生溶析現(xiàn)象時,理論上可能析出五氧化二釩、三氧化二釩、硫的氧釩三種鹽，其中析出晶體有劇毒，對呼吸系統(tǒng)和皮膚有損害作用，急性中毒可引起鼻咽、肺部刺激癥狀，接觸者出現(xiàn)眼燒灼感、流淚、咽癢、千咳、胸悶、全身不適、倦怠等表現(xiàn)，重者出現(xiàn)支氣管炎或支氣管肺炎,皮膚高濃度接觸可致皮炎、劇烈癢癢,慢性中毒長期接觸可引起慢性支氣管炎、腎損害、視力障礙等。此外,還可能對周圍水體造成污染。
常用的鋰離子電池常用的電解質六氟磷酸鋰可能產生有劇毒和腐蝕性的氟化氫(HF)氣體，對皮膚.眼睛、黏膜有強烈刺激作用，吸入后可引起呼吸道炎癥、肺水腫。
儲能裝置室可能采用制氮機對室內產生氫氣進行吹掃。吹掃系統(tǒng)主要危險有害因素體現(xiàn)在刺氮機的使用和維護上。在制氮機運行及停止的過程中，會從設備外側的氣體排放口以及設備(包括計測室設備)內會釋放出氮氣及高濃度的氧氣。若沒有開通排風扇進行換氣，吸入了氮氣以后可能會導致室息，甚至會導致死亡，如果在氧氣濃度非常高的氣體氛圍中使用煙火，則會發(fā)生爆炸性的火災。制氮機運行過程中用到液態(tài)氫，若液態(tài)氮儲罐、管道、閥門或安全閥等安全附件由于各種原因使用或保存不良，可能導致液氨儲罐發(fā)生泄漏事故，并可能由此引發(fā)低溫凍傷、中毒窒息事故。此外在制氨機的空氣壓縮機、MS吸附器、加熱器的周圍有高溫的部分,用手接觸可能發(fā)生燙傷。
蓄電池的電解液具有酸性，對設備具有腐蝕性。若電池外殼、電解液輸送管道、儲液罐的材料工藝耐腐蝕性達不到要求、維護不善或因外力破壞，將導致設備腐蝕,致使電解液發(fā)生泄漏事故,嚴重時會發(fā)生電解液噴濺，若不能及時發(fā)現(xiàn)，酸霧揮發(fā)將導致整個廠房內腐蝕性氣體擴散，腐蝕設備引發(fā)環(huán)境污染。此時若運行維護人員在正常檢修或事故情況下未能穿戴防護設備，不慎將電解液沾到皮膚或眼睛等，沒有及時處理，可能導致嚴重燒傷。
三、應對策略
1.政策與標準完善
目前多個國家都有制定儲能電池相關的安全標準，如澳大利亞包括戶用在內的離網電池系統(tǒng)安裝標準已經形成，澳大利亞標準協(xié)會今年2月起草的AS/NZS 5139安全標準，禁止鋰離子電池儲能系統(tǒng)安裝在室內和車庫內，并要求其安裝在獨立的建筑中。美國很多組織機構也為儲能技術應用出臺了相應的規(guī)范和標準，涵蓋安裝、認證、消防等。
我國仍欠缺相關的國家標準和行業(yè)標準，有關儲能的審批和標準體系還不夠健全，急需設計儲能安全準則和標準體系，并將相關事件報告納入數據庫進行管理和公示。同時，國家有關部門與項目涉及的企業(yè)應盡快針對此類項目的火災危險性以及其他風險指標開展評估，通過實驗取得真實數據，進而分析、論證有效的風險控制措施，制定相關標準，保障該項目得到有利發(fā)展。
2.系統(tǒng)改進設計
箱體設計應注意減少尖端器件、增大與殼體距離、螺栓端部加絕緣保護，減少產生電弧;并對箱體內接線方式進行改造，采用材質相同的導線或采用接線器連接;直流側加裝浪涌保護器或采取防過壓過流措施。
在儲能室安裝空調及溫度自動控制系統(tǒng)，線上、線下相結合的方式實施監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況，全周期監(jiān)測、極早期預警。
對電池管理系統(tǒng)逐級設計更為安全的保護措施，使其在下一級出現(xiàn)問題時能夠保持工作狀態(tài)，發(fā)揮管理功能：一是及時斷開故障區(qū)域，二是將故障狀態(tài)發(fā)送至上一級的中央控制器直至遠程控制系統(tǒng)。同時，應增設火災監(jiān)控系統(tǒng)與中央控制器的通信線路，并設置相應的安全防護措施，在發(fā)生火災時將該類數據信號及時報送中央控制器，在火災征兆發(fā)生的萌芽階段及時預警并介入消防措施，使總體狀況安全可控。
3.人員管理
應根據系統(tǒng)設計和運行過程中可能存在的風險，依據現(xiàn)有規(guī)范標準組織安全評估論證，制定相應的預防和處置預案，加強對消費者和設計安裝人員的提示，并對設計和安裝等相關從業(yè)人員進行培訓和認證，嚴格的執(zhí)行運維手冊，特別是進行有針對性的消防培訓，提高行業(yè)安全水平和事故處置能力。
4.規(guī)避風險
安全性既然是一個事故概率問題，安全因素控制得好，發(fā)生危險事故的概率就降低，但無法保證完全避免。企業(yè)還可以購買安全保險，以規(guī)避這種意外事故帶來的損失。
總結
電化學儲能是解決新能源消納、增強電網穩(wěn)定性、提高配電系統(tǒng)利用效率的合理的解決方案，在整個電力價值鏈上能夠起到重要的作用，涉及發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)。隨著風電、光伏等新能源在能源結構中占比不斷提升，以及動力鋰電池成本的快速下降，電化學儲能在峰谷電價套利、新能源并網以及電力系統(tǒng)輔助服務等領域的應用場景正不斷被開發(fā)并推廣開來。今年有望成為中國儲能產業(yè)爆發(fā)的“元年”，以江蘇河南為代表率先完成了儲能示范工程建設，在迎峰度夏期間發(fā)揮了重要作用。儲能是未來能源改革中重要的一環(huán)，將安全因素控制好，降低發(fā)生危險事故的概率，儲能會擁有巨大的發(fā)展空間。
