■ 羅斯 鐘園軍 樂(lè)山市消防救援支隊(duì)綜合指導(dǎo)科

近年來(lái)，電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)施發(fā)展迅速，截至2019 年底，我國(guó)已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為1709.6MW，同比增長(zhǎng)59.4%。隨著固定式電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)（下簡(jiǎn)稱儲(chǔ)能系統(tǒng)）的迅速推廣，儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)不斷涌現(xiàn)，2017年8 月至2019 年10 月，韓國(guó)已發(fā)生了27 起ESS 火災(zāi)事故。此外，美國(guó)亞利桑那州West Valley 的亞利桑那州公共服務(wù)公用事業(yè)公司（APS）儲(chǔ)能設(shè)施發(fā)生過(guò)起火事故，北京也發(fā)生過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)并爆炸造成人員傷亡。文章通過(guò)分析現(xiàn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)消防技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范與文獻(xiàn)，有針對(duì)性地提出下一步儲(chǔ)能系統(tǒng)消防技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)建議。

一、儲(chǔ)能系統(tǒng)消防技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

（一）電池火災(zāi)危險(xiǎn)性的定義不準(zhǔn)確

GB 51048-2014 規(guī)定了儲(chǔ)電站內(nèi)電池室和屋外電池設(shè)備的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類：鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池為戊類，鈉硫電池為甲類。與實(shí)際鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性不符合（2021 年4 月16 日，北京集美大紅門儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)后爆炸，造成兩名消防員死亡），磷酸鐵鋰電池相比三元鋰電池在熱失控時(shí)不易燃燒，但仍會(huì)釋放可燃?xì)怏w，導(dǎo)致爆炸。王青松等人也建議將鋰離子電池倉(cāng)庫(kù)或廠房歸類為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)。

（二）儲(chǔ)能系統(tǒng)等級(jí)分類不準(zhǔn)確

電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)是以電化學(xué)電池為儲(chǔ)能載體，通過(guò)儲(chǔ)能變流器進(jìn)行可循環(huán)電能存儲(chǔ)、釋放的系統(tǒng)。GB/T 36558-2018 規(guī)定適用范圍為額定功率不小于100kW 且儲(chǔ)能時(shí)間不小于15min 的儲(chǔ)能系統(tǒng)?，F(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范GB 51048-2014 僅對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站（范圍為功率500kW 且容量500kWh 以上的儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)）分類有相應(yīng)要求，對(duì)不在上述容量閾值范圍的非儲(chǔ)能電站或合建多功能儲(chǔ)能系統(tǒng)的等級(jí)分類、消防設(shè)計(jì)尚無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（三）儲(chǔ)能系統(tǒng)電池分類不完善

現(xiàn)有規(guī)范對(duì)鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池儲(chǔ)能電站的選址規(guī)劃、建筑結(jié)構(gòu)、消防安全、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)明確了相應(yīng)規(guī)定和分析，但對(duì)鎳電池、鈉氯化鎳電池、鉛碳電池等多類型、新材料儲(chǔ)電系統(tǒng)未明確相應(yīng)規(guī)定。

（四）儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)不符合實(shí)際消防安全要求

電池生產(chǎn)或儲(chǔ)存的火災(zāi)危險(xiǎn)性定性不準(zhǔn)確導(dǎo)致了防火間距設(shè)置不安全。儲(chǔ)電系統(tǒng)尤其是電池室的平面布置、防爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不明確，疏散方式簡(jiǎn)單、安全性低，影響人員疏散和建筑結(jié)構(gòu)安全。儲(chǔ)電站消防給水要求低，自動(dòng)滅火系統(tǒng)設(shè)置要求不準(zhǔn)確，簡(jiǎn)單認(rèn)為設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)可僅設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置方式不妥當(dāng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)值高昂，為防止誤觸發(fā)滅火系統(tǒng)造成損失，部分團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)[6-7]的三級(jí)、四級(jí)等多級(jí)報(bào)警聯(lián)動(dòng)滅火方式描述不準(zhǔn)確，要求通過(guò)溫度、可燃?xì)怏w和煙霧傳感器同時(shí)報(bào)警動(dòng)作作為啟動(dòng)滅火系統(tǒng)的控制信號(hào)，不僅降低了系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)滅火的可靠性，也不符合國(guó)家規(guī)范要求。使用密閉式電池架導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)后滅火劑難以第一時(shí)間控制火勢(shì)。儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)電能的最大閾值、儲(chǔ)能單元（電池簇）的排列分布間距未有相關(guān)明確要求，電池組燃燒的火焰熱輻射易會(huì)迅速引燃周邊的電池和電池簇，加快火勢(shì)蔓延速度，增加火災(zāi)損失。

（五）滅火方式設(shè)置不合理

電池火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)判斷不全面會(huì)影響消防救援任務(wù)的順利進(jìn)行。例如，對(duì)鋰離子電池火災(zāi)撲救方式認(rèn)識(shí)不全面，現(xiàn)有團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)要求明火撲滅后30min 內(nèi)不出現(xiàn)復(fù)燃，不符合實(shí)際滅火救援所需時(shí)間情況。一旦復(fù)燃鋰離子電池釋放的可燃?xì)怏w可能導(dǎo)致爆炸。饒慧等人已證明，氣體滅火系統(tǒng)能撲滅初期電池火災(zāi)，但防止鋰離子電池復(fù)燃效果較差，無(wú)法持續(xù)抑制電池?zé)崾Э囟鴮?dǎo)致熱量積聚，產(chǎn)生的熱量使電解液迅速膨脹并發(fā)生自爆，遇空氣后（自身也可產(chǎn)生氧氣、氫氣）發(fā)生燃燒并引燃相鄰的電池，從而形成電池堆垛的連鎖燃燒反應(yīng)，宜增加細(xì)水霧滅火系統(tǒng)冷卻控制，防止復(fù)燃。大量的中小型儲(chǔ)能電站參考GB 50229-2019 設(shè)計(jì)消防給水設(shè)施，甚至不需設(shè)置消防給水和室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，與儲(chǔ)能電站和火力發(fā)電廠的實(shí)際情況不符。

二、儲(chǔ)能系統(tǒng)消防技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)建議

針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)消防安全現(xiàn)狀分析，建議修改相應(yīng)的消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成完善的儲(chǔ)能系統(tǒng)消防保護(hù)措施，筆者參照國(guó)內(nèi)外規(guī)范文獻(xiàn)，提出以下建議：

（一）電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)危險(xiǎn)性分類

建議在公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中增加物質(zhì)組合復(fù)雜系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或制定電池火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)電池火災(zāi)危險(xiǎn)性，將各種儲(chǔ)能系統(tǒng)建、構(gòu)筑物或設(shè)備做如下歸類：鋰離子電池、鈉硫電池、鈉氯化鎳電池歸為甲類，鎳（鎳氫、鎳鋅、鎳鎘）、鉛酸電池、鉛碳電池、液流電池歸為戊類，其他新技術(shù)電池應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析確定其火災(zāi)危險(xiǎn)性。

（二）儲(chǔ)能系統(tǒng)分類

按儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作類型和容量閾值，分為專用儲(chǔ)能系統(tǒng)和非專用儲(chǔ)能系統(tǒng)。

（1）專用儲(chǔ)能系統(tǒng)指電化學(xué)儲(chǔ)能電站，包括控制室、工作間等輔助用房不超過(guò)建筑總面積10% 且電池總?cè)萘浚?00kWh 的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，可分為大型（總?cè)萘俊?0MWh）、中型（1MWh ≤總?cè)萘浚?0MWh）、小型（500kWh ≤總?cè)萘浚?MWh）三種類型。

（2）非專用儲(chǔ)能系統(tǒng)指為IDC 數(shù)據(jù)中心、充電站等不限于儲(chǔ)能功能的多功能建筑服務(wù)的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以分為三種類型：一級(jí)，甲類電池總?cè)萘俊?00kWh且每個(gè)防火單元容量不宜大于500kWh；二級(jí)，其他電池類型總?cè)萘俊?00kWh 且每個(gè)防火單元容量不宜大于500kWh；三級(jí)，鉛酸、鎳等電池總?cè)萘俊?00kWh 且每個(gè)防火單元容量不限制。

（三）存儲(chǔ)電量和電池布置

（1）專用儲(chǔ)能系統(tǒng)不限制電池裝置防火單元內(nèi)最大存儲(chǔ)容量，儲(chǔ)能單元（儲(chǔ)能電池預(yù)制艙）宜分組布置，每組存儲(chǔ)容量室內(nèi)外布置不宜大于30MWh；室外布置總?cè)萘看笥?0MWh 的儲(chǔ)能組與其他儲(chǔ)能組組間距應(yīng)大于4m，甲類電池總?cè)萘看笥?0MWh 的多個(gè)儲(chǔ)能組與其他儲(chǔ)能組、站內(nèi)建構(gòu)筑物之間應(yīng)設(shè)置隔離吸能設(shè)施，甲類電池預(yù)制艙門宜設(shè)置為泄壓口；電池預(yù)制艙之間的防火間距不應(yīng)小于3m；當(dāng)采用防火墻時(shí)，防火間距不限，防火墻長(zhǎng)度、高度應(yīng)超出預(yù)制艙外廓各1m。預(yù)制艙與站內(nèi)其他建、構(gòu)筑物相鄰?fù)鈮Σ捎梅阑饓r(shí)，防火間距不限。

（2）非專用儲(chǔ)能系統(tǒng)電池裝置防火單元中最大容量閾值鉛酸電池和鎳電池不限、甲類電池不宜大于500kWh，其他電池類型不宜大于500kWh。非專用儲(chǔ)能系統(tǒng)電池裝置防火單元中甲類電池簇應(yīng)分組布置，每組不宜大于50kWh，與其他防火單元用耐火極限不應(yīng)低于2h 隔墻分隔，且應(yīng)設(shè)計(jì)泄壓口；電池室隔墻耐火極限不應(yīng)低于3h，電池室與其他非儲(chǔ)能區(qū)域之間應(yīng)設(shè)置隔離吸能設(shè)施。

（3）儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)電池簇箱體設(shè)計(jì)開(kāi)孔不能影響滅火劑迅速進(jìn)入并發(fā)揮作用，確保細(xì)水霧有效噴射空間且水霧溢出率不低于25%，溢出的水霧用于撲滅模塊外部火焰和降溫控火。

（四）平面布置、安全疏散和通風(fēng)防爆

儲(chǔ)能系統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足GB 50016、GB 50058 和GB 50174 中防爆泄壓和事故通風(fēng)的相應(yīng)設(shè)計(jì)要求。儲(chǔ)能系統(tǒng)室內(nèi)任一點(diǎn)至最近安全出口的直線距離應(yīng)符合GB 50016 第3.7.4 條相關(guān)要求。電池室不應(yīng)緊鄰樓梯間，電池室疏散門應(yīng)采用甲級(jí)防火門，電池室樓層樓梯間應(yīng)設(shè)置前室或門斗等防火防爆措施。相鄰的非儲(chǔ)能功能區(qū)域，應(yīng)設(shè)有防火防爆隔離保護(hù)措施。專用儲(chǔ)能系統(tǒng)室內(nèi)電池預(yù)制艙裝置防火分區(qū)宜按30mWh布置面積進(jìn)行設(shè)計(jì)，每個(gè)預(yù)制艙為一個(gè)防火單元，且符合GB 50016 的3.3.1 防火分區(qū)面積要求，并滿足GB 50370 和GB 50898 防護(hù)面積要求；非專用儲(chǔ)能系統(tǒng)室內(nèi)電池裝置防火分區(qū)不宜大于800m2，且體積不宜大于3600m3。

（五）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及BMS 系統(tǒng)

（1）儲(chǔ)能系統(tǒng)宜按每個(gè)分組中布置的電池簇設(shè)定為一個(gè)探測(cè)報(bào)警單元，以快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)起火部位。在安裝點(diǎn)型感煙探測(cè)器、吸氣式感煙探測(cè)器、感溫火災(zāi)探測(cè)器、線型火災(zāi)探測(cè)器和可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)等多個(gè)報(bào)警設(shè)備時(shí)，嚴(yán)格按照GB 50116 第4.4.2 條相關(guān)規(guī)定的聯(lián)動(dòng)邏輯關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）電池簇密閉式箱體內(nèi)宜安裝偵測(cè)設(shè)施，檢測(cè)箱內(nèi)可燃?xì)怏w、溫度，增強(qiáng)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患的能力。

（3）電池的BMS（電池管理系統(tǒng)）系統(tǒng)應(yīng)能接收火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)信號(hào)，聯(lián)動(dòng)停止相應(yīng)報(bào)警區(qū)域電池運(yùn)行；且能實(shí)時(shí)向火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)傳輸信號(hào)，向火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)提示電池安全狀態(tài)。

（4）電池室內(nèi)應(yīng)安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，且消防聯(lián)動(dòng)控制器應(yīng)具有開(kāi)啟相關(guān)區(qū)域攝像機(jī)監(jiān)視火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的功能，將報(bào)警信號(hào)和周邊視頻圖像傳送到控制中心大屏，第一時(shí)間查看火情，高效處理火災(zāi)事件，同時(shí)為開(kāi)展儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)事故深度調(diào)查與分析、缺陷風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與判定等工作提供參考。

（六）自動(dòng)滅火系統(tǒng)及消火栓系統(tǒng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)電池裝置防火分區(qū)宜同時(shí)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)和細(xì)水霧滅火系統(tǒng)等多類型自動(dòng)滅火系統(tǒng)。宜將每個(gè)電池簇設(shè)定為一個(gè)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)滅火單元，水霧應(yīng)覆蓋整個(gè)電池簇。氣體防護(hù)區(qū)應(yīng)設(shè)置事故排風(fēng)裝置，滅火后通風(fēng)換氣。鈉硫電池等遇水會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)甚至爆炸，應(yīng)配置氣體滅火系統(tǒng)和沙池滅火。所有的儲(chǔ)能系統(tǒng)電池裝置均需設(shè)置室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)，用于控制電池?zé)崾Э貭顟B(tài)下的滅火及冷卻，室內(nèi)消火栓應(yīng)配備直流-噴霧水槍。

（七）收集設(shè)施及靜電防護(hù)

儲(chǔ)能系統(tǒng)宜安裝漏液監(jiān)測(cè)設(shè)施，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)參照GB 50511 和GB 50174 做好靜電防護(hù)設(shè)計(jì)，并考慮滅火救援任務(wù)中的靜電安全，防止靜電引發(fā)爆炸。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，一旦儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，會(huì)嚴(yán)重威脅人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。政府部門和社會(huì)各界應(yīng)高度重視儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)危險(xiǎn)性，加強(qiáng)消防救援機(jī)構(gòu)與電力部門的交流協(xié)作，強(qiáng)化滅火救援能力水平和單位日常安全管理，查清儲(chǔ)能系統(tǒng)火災(zāi)原因，為規(guī)范設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。