随着科学技术的不断更新和发展，计算机、互联网、物联网、人工智能等技术的出现，使电力行业朝着自动化、智能化的方向不断迈进。其中，储能电站的应用在电力行业的发展中起着十分重要的作用。但由于储能电站在实际应用的过程中，安全防护工作存在缺失，可能会导致设备及系统的运行出现问题，严重影响了电力供应的安全与稳定。为了避免这种情况的发生，有必要加大消防预警技术的引进力度，以此来进一步提升储能电站系统的防护程度。

一、储能电站现状和前景

储能电站是新型电力系统建设中重要的一环，但其大规模的应用及推广却受到了安全问题的制约。就以锂离子电池储能电站来说，其由于安全防护措施不到位，导致火灾事故频发，不仅为电力企业带来了巨大的经济损失，还严重威胁着人们的生命安全。锂离子电池储能系统火灾事故的发生，主要原因有：（1）电机保护系统失效；（2）电池设计缺陷；（3）管理过程中的不规范行为；（4）储能系统运维管理缺失。储能电站起火或爆炸的关键因素在于储能电池聚热失控。鉴于锂离子电池储能电站在应用和推广中所面临的消防安全问题，需要建立电池储能研发及应用全流程机制，加快推进标准化工作，大力开展运维体系和消防体系建设，以便从多环节、多方面技术对锂离子储能系统进行监控。

随着可再生能源的持续增加，电网能够调用的调节电源需求将持续增强，而火电机组持续关停，电网需要的调节电源容量也在不断减少。因此，辅助服务市场放开后，势必会在发电厂、可再生能源电站、电网侧或用户侧引入储能[1]。在电力市场改革不断深化的今天，储能可参与的市场也会越来越广泛，可获得的收益方向也会越来越多。可预知的是，储能在未来电力辅助服务市场中将会有广泛的应用和发展前景。

二、事故案例

自从锂离子电池储能这一技术被提出后，其安全问题便受到了社会各界人士的广泛关注。据相关调查显示，截至2021 年6 月，因锂离子电池储能引起的火灾事故在全球范围内总共有34 起。近几年国内及国外出现的储能电站起火爆炸事件，可详见表1。
韩国曾经对发生火灾事故的23 座储能电站进行了调研。其中，发生在放电过程中的有6 起，发生在充电后的有14 起，发生在施工和安装过程中的有3 起。据调查显示，引起多起火灾发生的原因主要有以下几方面：

第一，电击保护系统不良。在测试外部电力冲击等过程中，电池保护装置内大部分的元件存在受损情况，电池保护装置内的直流接触器出现爆炸，碳化痕迹出现在内部交流过滤器之上。测试表明，电池表面一旦被电冲击，很可能会导致火灾的发生。

第二，电池系统缺陷。通过拆解电池，发现部分电池质量并未达到设计标准，主要表现在部分电池存在活性物质涂层不良、切断和翻折不良等缺陷。

第三，环境影响。在沿海地区及山区安装的储能系统，受冷凝水、灰尘等自然环境的影响，会导致电池的绝缘性能不断降低。这样的话，短路现象难免会在电池内部发生，从而导致火灾的发生。

第四，储能系统管理不善。从企业面谈调查、事故调查、试验论证等多个方面予以综合分析，发现系统设计不能将电池和PCS（储能变流器）等部件完美结合，进而也无法实现系统层面的保护和管理。

上文已经说过：引起储能站爆炸或起火的关键因素在于储能电池聚热失控，但就热失控本身而言，促使其形成的原因却不仅是电池本体制造这一个原因，还有可能是因为电池长时间运行致使散热不足，从而造成电池过放或过充，或者是电源管理系统均衡功能较差而引起的电池过放或过充。

三、储能电站系统安全早期预警

（一）人防

建立健全标准化操作规程。无论是哪种行业，哪类工作，都需要一套完备的制度，对相关的部门以及工作人员进行有效的制约，使其能够在现有章程的约束下，高效地完成管理者所安排的任务。当然，针对电池储能电站的安全预警工作也不例外。要想尽可能地确保储能系统运行中的安全和稳定，就必须根据技术要求，制定出合理的规章，使工作人员明确自身职责，严格落实好工作制度，从而降低因人为过失导致安全隐患或意外事故发生的概率。另外，随着信息技术的发展，各种先进技术及高新设备被不断的应用于储能电站系统之中，这在很大程度上提升了储能电站的信息化、智能化水平。

但鉴于很多工作人员专业能力不足，对于引进的新技术和新设备不能做到充分的了解和掌握。因此，作为有关部门，需要针对有关技术人员定期开展理论知识以及专业技能方面的培训，特别是安全防护方面的教育，帮助其增强安全防范意识的同时，提升工作人员的专业素养，使其能有足够的能力胜任当前的岗位，并能够充分的掌握各种高新设备，熟练地运用各种先进技术。如此一来，当储能系统运行中出现任何异常情况，工作人员便能及时察觉，并采取相应的举措予以妥善处理，从而有效地避免火灾及爆炸事故的发生。

（二）物防

高稳定热失控隔离材料

当锂离子电池有热失控情况发生时，往往会释放出大量烟雾、热量以及可燃电解质气体，使电池的封装材料受到严重破坏。针对此种问题，可在电池间放置高热阻材料，以提高电池的被动安全性。同时，还可在电池表面涂上一层膨胀材料，以此来有效控制热失控传播。

为了避免在相邻电池间发生连锁热失控反应，应在电池间插入热障材料。这种热障材料主要由氮化硅、二氧化硅等导热系数较小的物质组成，具有良好的隔离保护作用，能够对电池间的热传递进行合理抑制。当然，电池热失控的连锁反应也会随之中断。

2. 高效能的灭火药剂

在对锂离子电池采用的不同灭火介质中，水是最便宜且应用最为广泛的灭火剂。但是，考虑到电池与水会发生化学反应，产生大量的HF，这对人体是有害的。同时，还会造成电池外部短路，使锂离子电池的热失控进一步加剧。因此，在锂离子电池储能系统发生了火灾后，水作为灭火药剂必须谨慎使用，除非火灾通过其他措施不能有效控制住。目前，处置国内外储能电站火灾，主要使用以下几种灭火系统：

七氟丙烷灭火系统：采取全淹没式的灭火方式，其主要灭火药剂为七氟丙烷。在锂离子电池储能系统火灾中，七氟丙烷具有一定的实际效果，但不具备灭火和降温的双重功能。

气溶胶灭火系统：目前我国主要使用的是热气溶胶，该系统属于全淹没系统，在控制火源的情况下逐步全淹没式灭火，使人员有足够的时间进行疏散逃生，适用于相对封闭、空间较小的场所。同时，气溶胶是以固态形式存放的，且自身又不具有挥发性，所以不会存在泄露等问题，具有较长的保存年限，对保护区的设施也能便于实时监控。但目前不能用于管网输送系统，而且灭火结束后清洁度不高，残留物对精密仪器、电子设备会存在一定影响。

超细干粉灭火系统：超细干粉灭火系统由干粉灭火系统转变而来，粉粒径小、流动性好，能在空气中悬浮一定的时间，适用于相对封闭的空间全淹没自动灭火和开放场所局部保护自动灭火。同时，超细干粉自动灭火装置安装简便，工程量小，无需穿墙打孔和安装大量的管道及附属设施。

气液复合方式：该系统是代表未来的一种主流技术方向，同时具备降温和灭火的功能，但目前该技术尚未成熟，还处于完善阶段，尚未广泛应用。主要原理是使用全氟己酮灭火系统与细水雾灭火系统的联合作用快速熄灭电池明火，并在灭火后细水雾能够迅速对电池进行降温，从而抑制电池复燃和热失控传播。

（三）技防

1、 建立锂离子电池储能系统研发及应用全流程机制

以电池材料作为切入点，针对性地开发出稳定安全的高阻燃电解液、正负极材料，以便使储能系统的安全性得以进一步提升。同时，在储能电站建设上，应从设备选型、设备抽检、质量验收、检修试验等全过程质量安全防控体系予以不断完善，从而有效提升储能电站的安全管理水平。

2. 推进储能标准化体系建设工作

目前，锂电池储能系统在安全技术方面还没有制定相关的技术准则。因此，在后期需要制定储能电站安全技术导则、储能电站安全设计规范以及储能电站应急预案等。

3. 应用高精度预警装置

在锂离子电池发生发热失控的过程中，通常会有异常情况产生。比如产生气体、电流和电压异常、温度增高等。因此，可通过对多种先进技术及高新设备的充分应用，来对这些特征信号进行捕捉以及相应的测量，以便有效监控初期的热失控，从而尽可能避免储能电站中火灾或爆炸事故的发生。在储能电站中，常用的监控和检测手段有电池管理系统、电压和温度传感器、超声波检测方法、电化学阻抗谱（EIS）法、气体探测器等。

四、结语

总的来说，安全防护措施的制定与落实，对于储能电站故障发生率的降低、设备运行的安全和稳定、企业生产水平以及经济效益的提升来说，具有重大意义。因此，作为现代化企业，应予以高度重视，并针对当前存在问题，结合相关技术要求，制定出切实可行的安全防护措施，全力落实下去，以此来为储能电站系统的安全运行奠定良好的基础。

原标题：储能电站消防安全系统的早期预警