2020年7月25-26日，由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合江苏省电机工程学会可再生能源专委会、国网江苏省电力公司电力科学研究院、国网江苏综合能源服务有限公司、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司等单位共同主办的“第四届全国电网侧暨用户侧储能技术应用高层研讨会”在南京召开。

26日上午，烟台创为新能源科技有限公司姜崇鹏在会上分享了主题报告《锂离子电池储能电站消防系统多级防护技术研究》，以下为整理后的演讲速记：


姜崇鹏： 尊敬的各位领导和来宾，大家好！我来自烟台创为新能源科技股份有限公司，我今天做的报告是《锂离子电池储能电站消防系统多级防护技术研究》。

我的报告主要内容分为三个部分：储能消防的现状；多级防护设计；对多级防护设计的总结。

这是储能消防现状，国内外近期发生多起锂离子电池火灾事故，从这个火灾事故我们可以看出储能电站一旦发生热事故，后果将会非常严重。

因此我们的目的是致力于不能让储能电站发生热事故。

我们现在主要想到两点：

第一点是我们的电池不会产生热事故，目前从现在的状态来看，这一点比较难，可能还有很长的路要走。

第二点是我们现在探测预警，早期发现早处理，避免热事故情况的发生。

这是我们现在的法规状况，昨天很多专家也提到了现在法规的发展现状，还有重要性的内容。

目前，国标委从2018年到现在，发布了十数项储能的法规，内容从电池单体、电池模块、电池簇，再到系统设计等方面的。但是储能作为一个新兴的产业，而且发展非常迅速，目前这十数项标准并不能覆盖所有的内容。

从目前的情况来看，许多储能团体标准纷推出并立项，其中主要涉及到一些储能的安全、系统安全配置等方面的内容。

从今年初到现在，已经发生了很多起电动汽车热事故。国家也发布了一些强标，要求5分钟的逃生时间。但是相对于储能系统来说，电动汽车的容量小，相对损害性也小。一旦储能电站发生热事故的话，将会造成非常严重的损害，后果非常严重。

现在储能的消防安全系统，目前越来越不能适应于储能安全发展的需求，我们总结了主要有以下几点：

一、探测部分

目前传统的消防安全，主要采用的是典型的感烟和典型的感温探测器，探测量比较单一，只有等到烟雾和温度弥漫到整个舱室以后，才能起到预警作用。再加上储能系统的散热系统内部空气流动，导致典型的感烟探测器也无法精确定位故障，这也为我们排查问题造成了很大的困难。

二、火灾抑制部分

目前传统的方式就是淹没式方式，淹没式方式，灭火药剂无法作用于发生热失控的电池箱内部，就是不能起到定向喷放的作用。

三、联动部分

目前传统的消防是作为独立的系统，无法与储能系统进行相互联动。

正是基于以上问题，为了储能更加安全可靠运行，创为提出了多级防护的设计。

下面给大家介绍一下多级防护设计：

多级防护主要包含两个方面的内容，一方面是探测，另一方面是消防。

探测，采用的是锂离子电池专用热失控探测器，可对漏液、热失控、火灾进行早期的探测，并将这些数据通过CAN、以太网主线上传到我们的主机，对这些数据进行分析，并把分析的结果传输给储能系统。

这里重点提一下漏液，漏液是我们在电动汽车领域已经实现了实际案例有几百起，这说明电池漏液也是一个不容忽视的问题。因此，对电池箱早期的预警探测非常重要。

消防，我们的消防主要是针对消防区进行了定向划分，其目的就是确保灭火药剂最大限度定向灭火。

这是多级防护防护区的划分，主要分为：第一级是电池箱内部防护；第二级是电池簇防护；第三级是电池室空间防护，第四级是外部消防。其中电池箱内部防护、电池簇防护和电池室空间空间，前三级主要防护的是热失控早期的火灾和电器内火灾。外部消防主要是储能系统最后一道防线，目的就是为了防止火灾扩大化和蔓延。

简单介绍一下每一级防护，电池箱内部防护，是我们推荐使用的探测预警的一个最小的单元。我们把探测器安装到每一个电池箱内部，探测器会把电池箱的各种数据上传到我们的主机，主机会对这些信息进行分析处理，掌握整个电池箱的运行情况。

我们会对这些数据进行纵向横向的处理，横向就是不同的电池箱内的数据进行对比，纵向就是同一电池箱的一个历史数据的对比，这些大量数据的积累，也为我们以后电池诊断提供了大量数据的帮助。

第二个点，就是消防，消防采用的是内置式或者是管网式，其目的就是做到点对点防护。也就是当发生热失控的时候，我们能把灭火药剂定向集中地喷放到发生热失控的电池箱内部，将灭火药剂的功效发挥到最大，以起到抑制火灾的目的。

基于以上两点，电池箱这一级的防护就有这几个优势：一是电池箱内热事故热失控预警；二是通过CAN通讯或者其他方式的通讯，与储能系统形成联动；三是内置式或者管网式的灭火，形成了一个点对点的防护，就是定向喷放。

第二级是电池簇防护，电池簇防护其实与电池箱的防护类似，就是在每一个簇内同样会有一个探测器，会把探测器内的数据上传到我们的主机，我们的主机会对这些数据进行纵向和横向的分析，以掌握整个簇内的运行情况。

在消防的部分，我们会在簇的顶端有灭火药剂或者是管网的接口，消防水或者是其他的灭火药剂通过这个管路输送到簇内。

第三级是电池室空间的防护，电池室空间防护采用的还是传统的消防方式，就是不增加部分可燃气体和联动控制。可燃气体就是一氧化碳、氢气以及其他的烟雾、VOC复合气体，还有温度。联动就是我们的消防主机留有很多的接口，各种通讯接口，可以与储能系统进行联动。灭火方式采用的是传统的方式进行灭火。

这是我们电池室空间防护的几种方式，一是悬挂式；二是柜式；三是管网式。

第四级是外部消防，外部消防设计了一个标准接口，在紧急情况下可以接入消防车或者消防栓，快速地将消防水输送到起火的部位。外部消防是储能消防最后一道防线，其目的就是为了防止火灾蔓延和扩大化，将火灾损失降到最低。

这就是锂电池储能电站消防系统的构架示意图，中间部分是消防主机，左边部分就是联动部分，下方是用户开关，上方是声光报警器，右下方就是多级防护最重要的两项内容，探测和消防。

其中探测又分为电池箱内部探测、电池簇探测、电池室空间探测，我们会把这些探测到的大量数据上传到我们的主机，我们的主机会对这些数据进行分析和判断，并把这些处理结果传送给储能系统，储能系统会根据这些结果做下一步的工作。

例如，当探测器发出一级告警的时候，说明电池箱内部存在隐患，需要引起储能系统或者维护人员的警惕。当发出二级告警的时候，说明这个隐患已经扩大了，现在非常严重，必须立即采取行动，去现场排查和处理。当发出三级告警的时候，这时候灭火系统已经启动了，我们会把数据上传，并要求储能系统进行相应的联动，例如PCS断电或者簇的接触器断开等等。

我们多级防护防护的目的就是以防为主，以消辅之，消防结合的一个策略。

目前多级防护能够做到以下几点：

一是精准的探测预警，精准故障定位。因为我们把探测器安装到每一个电池箱内部，当电池箱内部发生故障的时候，我们能够精确地定位到是哪个电池箱发出的预警警告。

二是大量数据，这些大量数据的累计也为我们后期电池诊断功能的实现，提供了一个数据上的支持。

三是消防方面，我们采用的是点对点的防护。就是将灭火药剂定向喷放到发生热失控的电池箱内部，以起到火灾的抑制作用。

接下来对我们的多级防护做一个小小的总结：

1、最小防火单元设计，更好进行故障定位。

实现了点对点防护，目标精准喷放，以及系统联动灭火，可在最大程度上将火势消灭在萌芽状态中，避免了传统消防单一的淹没式喷放灭火效果不佳的现象。

2、电池监测数据纵向和横向对比，有助于电池诊断功能的实现，对电池运行情况提前做出预警判断，并进行相应的维护处理，将热失控扼杀在摇篮之中。

3、多参数检测，有效进行联动。

通过可燃气体、烟雾、温度等多参数冗合应用，提高了热事故检测的准确率。

4、多级防护设计，形成最优的消防探测和消防防护方案。

对电池箱单元体、电池簇、储能集装箱淹没防护和外部消防应急接口设置四重消防保护。每级火灾防控的火灾探测器自动启动灭火，紧急状况下可以通过手动启动灭火，也可通过消防主站后台系统启动消防装置,多灭火介质分阶段介入。

5、外部消防接口，提供可靠的消防手段。

这是我们消防的一些案例，感谢大家的聆听，谢谢！

原标题：姜崇鹏：锂离子电池储能电站消防系统多级防护技术研究