烟台创为新能源李明明：电化学储能电站消防安全技术研究-北极星储能网

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“电化学储能电站的安全问题是需要警钟长鸣的重大课题，7月2日，韩国一风力发电园区内ESS储能设备发生重大火灾事故，造成706㎡规模电池建筑和3500块以上锂电池全部烧毁，可见火灾事一旦发生就会造成严重后果，大规模储能产业健康快速发展，安全可靠是第一位需要考虑的大事。”

——摘自2018中国储能西部论坛李明明发言

2018年8月2日中国储能西部论坛在青海海东举办。本次会议由青海省政府指导，海东市政府、黄河水电、中关村管委会主办，海东科技园、中关村储能产业技术联盟、中国能源研究会储能专委会、北京能高承办。在“西部各区域储能典型应用探讨”环节，烟台创为新能源科技有限公司李明明对电化学储能电站消防安全技术作了分析，以下为演讲全文。

李明明：各位领导，各位技术同仁，大家下午好，很高兴跟大家汇报一下我们在电化学储能电站消防安全方面的科研成果。

电化学储能电站的安全问题是需要警钟长鸣的重大课题，7月2日，韩国一风力发电园区内ESS储能设备发生重大火灾事故，造成706㎡规模电池建筑和3500块以上锂电池全部烧毁，可见火灾事一旦发生就会造成严重后果，大规模储能产业健康快速发展，安全可靠是第一位需要考虑的大事。

下面我会分为四个部分介绍一下我们的研究成果，第一是储能消防安全现状、第二个是储能安全的研究、第三个储能安全解决方案、第四个是技术成果的体现。

第一、储能消防安全的现状，主要是目前国内外的针对储能安全的法规情况要求。这一块近几年发生的电池热失控事件比较多，在动力电池应用领域，近两年国内外因电池热失控引发了近百多起车辆、厂房火灾爆炸事故，触目惊心的火灾爆炸事故案例时刻警醒着我们。

我们先看一下目前全球储能安全标准体系，因为这一块储能安全是大家尤为关注的事情。

根据中关村储能联盟（CNESA）对全球储能项目的跟踪，纽约的储能项目进展相对缓慢，消防安全问题成为主要阻力之一。德国也明确提出储能市场虽趋于成熟，但安全规则的标准化工作仍在同步进行。在澳大利亚，包括户用在内的离网电池系统安装标准已经形成，但仍有人担心这些标准已远落后于快速发展的储能技术本身。

随着储能产业的发展，全球储能安全准则体系正在形成，但仍存在一定缺失。我们最近也在牵头或参与几个储能安全标准的制定，包含中关村储能联盟正在制定的《储能系统火灾预警及消防防护系统》标准，同时也和欧美国家制定相关的校准。比如说美国纽约的标准，还有美国消防协会标准，还有UL9540储能安全标准。

我们看一下国内的标准，国内的标准是GB51048—2014《电化学储能电站设计规范》，这一块有通用系统的设计规范，还有产品标准，其中有储能电站安全技术条件，还有相关的储能电站的系统，这些标准都有对电化学储能装置的相应安全进行了安全要求和功能描述，主要分为两大类。我们下边结合汽车相关的标准要求来看储能安全设计需要实现那些功能，这个图表是电动汽车行业中的有关标准。这些标准中都提到了锂离子电池早期预警功能，还有一个是防控装置。标准中提到的防护装置就是灭火器，目前应用的防护装置有七氟丙烷、六氟丙烷、超细干粉、气溶胶、1230以及水系灭火器，实验表明，能起到急速降温效果的灭火药剂对锂离子电池的防护比较有效。

第二、储能安全研究，我们先看一下国内外动力电池热失控检测及探测技术有哪些。一应用双功能隔膜进行短路形成早期探测，通过制造工艺使用具有双功能的隔膜测量支晶形成时电极与隔膜的电压状态判断技术。二是非侵入性参数测量预测机械滥用、电气滥用引发的热失控。三是通过监控自放电率探测内短路。四是通过内阻测量的技术实现早期预警的技术。五是通过电池热失控早期或发生时产生的气体数据作为判别机制，这个技术英国、法国、美国多个研究机构都在进行研究，我们在2012年就开始了基于气相预警技术的研究。

这些列表是从2010年到现在做了大量的研究，证明了热失控这一块包含的气体排放有哪些。

这是法国国立奥尔良大学的研究成果，我们可以看出包含二氧化碳、氢气、一氧化碳占比非常重，通过气体数据可以达到早期预警和早期实现监测的目标。

三、我们在基于气体分析预警方面做的研究。图中我们通过电池加热和过充做气体成份的采集，采集完毕以后，主要采集CO、氧气、氮体、乙烯、丙烯五种气体来做，这也是我要重点提的，我们可以看到有5个编号，最上面的编号是1号。这一块一氧化碳的状态是11.5，这一块是非常微弱的，而一旦发生之后，这一块会迅速释放，达到了400多PPM。我们可以看到一氧化碳的数据，与国外研究机构的数据对比，类似度非常高。下面是我们针对不同温度电池所产生的气体的分析研究，我们研究在电池60、70、80、90、100摄氏度时会产生什么样的气体成分。通过实验的数据表明，锂电池是在不同温度下有气体的释放、并且这个数据是可以被识别的。在70摄氏度和80摄氏度之间，我们认为一氧化碳作为检测量是最合理的。那么我们还要进行更多的一些实验，研究电池箱体、储能箱内部的辅助材料，如电解液、电线、包材、胶体等辅助材料，我们需要研究不同的材料，目的是去除干扰、获得准确的预警信息，做到不误报、漏报。这些都是我们做的实验数据，可以看出如果不做信号的滤除工作，会影响数据的判别，所以我们研发的探测预警装置需要具备排除做干扰源的信号的功能，更适用于锂离子电池危险源或火灾早期预警。由于火灾的阶段不同，做到早期预警需要复合合类气体传感器需要做数据温态算法处理，需要做数据判别算法。

这是我们做的比较多的一些实验，我们通过实验，做了一些相关自己的验证和数据的变换，得出需要一定的算法去做数据判别。作为预警来说，我们认为通过气相探讨来做早期的火灾识别是完全可靠的，我们目前已经有20多万套装置在锂离子电池包内部使用，发现近百起漏液或电器火灾预警案例。

那么我们认为整个安全防护，主要有材料内部安全，还有外部安全设计，我们最关心的是早期热失控技术，这一块有危险需要报告出来，并且告知相应的管理人员，检修或者维护才是预防安全的最主要手段。

刚才我们说了这么多，这是传统储能消防预警方式，这是烟雾的温度，通过报警后的变化。

后续我们研究也是从单体到整车和整箱的火灾蔓延的状态，我们称之为多米诺效应。我们最近也在研究相应的这些技术。我们深入研究的目的是想如果有发现问题的点，我们就可以将危险源早期报警出来，同时也防止热失控继续传递下去，这是我们希望达到的目的。

今天时间比较有限，我就不多说了，如果有想继续探讨的各位朋友，我们在会后可以进行技术交流。

目前我们在新能源汽车和机场专用车上应用比较多。在储能应用方面与南都、安靠、采日、科信等公司均开展了合作项目，今天的演讲就到这里，谢谢大家。

（根据中国储能西部论坛现场速记整理，未经嘉宾审阅）

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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