2023储能电站火灾预警及防护技术护航储能安全

储能电站火灾预警及防护技术目 录CONTENTS01PART.ONE储能消防安全现状02PART.TWO储能安全研究03PART.THREE储能安全解决方案04PART.FOUR技术成果体现储能消防安全现状01烟台创为新能源科技有限公司以储能安全解决方案为主营业务，专注新能源汽车、动力电池、储能电站安全防控领域的最新技术研究、解决方案提供与实施，致力于成为“储能安全领域世界品牌”。储能消防安全现状我国自2011年起，工信部、国家能源局相继出台多个关于储能产业发展的政策。从《中国制造2025—能源装备实施方案》政策的出台来看，储能相关的设备属于国家重点的能源发展设备，国家将大力支持相关储能设备的技术开发以及设备的实际应用，在储能产业领域，锂电池快占据主要的地位并获得快速增长。面对未来数百吉瓦的新能源汽车退役动力电池，目前拆解回收和梯次利用是两种较为可行的互补方案。在储能领域，近年来锂离子储能电池技术取得巨大进展，而退役动力电池在循环寿命、能量密度、高温性能等方面存在明显的优势，展现出一定的市场潜力。然而在现实中，动力电池退役前使用状况无从得知、各家电池的一致性不一、能量衰减的程度不同，在使用过程中极易出现局部热失控现象，存在巨大的安全隐患。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。而兆瓦级储能站的火灾早期预警和安全防护措施是需要亟待及解决的问题，应作为重点设计。标准法规现状国际标准全球储能安全准则体系尚未形成市场对各领域储能系统应用所产生的问题尤为关注，安全问题较为突出，这直接制约着储能技术应用甚至是储能产业发展，特别是锂离子电池所带来的安全问题。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。落实储能安全保障日本为促进储能技术应用，一些涉及储能的审批程序虽逐步简化，但仍通过有关指南和条例规范储能技术应用。包括火灾与灾害管理局、内政和通信部制定的消防条例和防火条例，都对危险物质和大规模储能电池进行了相应的规定。2017年2月，澳大利亚标准协会起草AS/NZS

5139安全标准，这份草案将涵盖对各类型储能电池系统安装的具体要求和规定，以分辨并减轻与储能系统安装有关的各种隐患。同时，澳大利亚标准协会发布了储能标准路线图，这份路线图指出，推广储能首先必须要重点关注储能系统的安装、产品安全和性能标准，还要落实电池回收、处理与运输、培训等方面的标准。美国很多组织机构也为储能技术应用出台了相应的规范和标准，涵盖安装、认证、消防等。标准法规现状国际标准纽约消防局（FDNY）正与纽约州能源研究与发展局（NYSERDA）、美国消防协会、保险公司，以及爱迪生联合电气公司合作，致力于制定电池安全的程序和协议。美国消防协会制定了NFPA

855“固定式储能系统安装标准”的草案，其最终稿将于2019发布和发表，最终版本将在2020年发布。NFPA

855的发布将在美国全国范围内制定更严格的要求。美国保险商试验所（UL）在2014年发布了世界上第一个用于固定储能的安全标准UL

9540。UL

9540是其他组织（如NFPA）为制定消防安全或为建筑行业部署储能标准而制定的。UL最近发布了UL9540A，这是一种评估电池储能系统热失控的测试方法。私营公司的标准美国消防协会标准纽约的标准美国标准热失控是安全专家和消防人员最关心的问题之一。当电池系统中的火灾级联失控时，可能会发生这种情况。同时还有在火灾中电池释放爆炸性气体的问题，因为电池火灾即使在被扑灭后也能重新点燃。资料来源：中国储能网标准法规现状国内标准《小型储能电站消防安全技术条件》电动汽车联盟电动汽车消防安全团体标准正在制定ACBD国家标准地方标准团体标准企业标准GB

51048-2014《电化学储能电站设计规范》对于电池的消防设计，可配备有效的通风、报警、自动灭火系统等，使室内易燃易爆气体浓度低于其爆炸下限的5%。对于电池室，建议安装感烟或吸气式感烟探测器。深圳市地方标准

SZDB/Z

146-2015《移动式储能充电系统设计规范》随车式储能充电系统应在车厢内配置烟雾探测报警装置分离式储能充电系统应在电池组存放处配置烟雾探测报警装置Q/320691GFA09-2017《集装箱式储能系统》中天储能科技有限公司移动式储能灭火系统配置E类灭火器至少1具，每具E类灭火器的药剂充装量应满足GB50370《气体灭火系统设计规范》的要求。火灾自动报警系统要求应符合GB

50116《火灾自动报警系统设计规范》的要求。目前，我国储能电站安全相关标准法规体系尚不健全。尤其是随着新能源汽车退役动力电池在储能电站的大量梯次利用，制定储能安全相关标准势在必行，且要与储能产业发展同步。储能安全研究02动力电池安全系统设计储能电站安全设计（锂离子电池、梯次电池）电化学安全机械结构安全弱电安全高压电安全热安全使用安全采样线断路电池正极材料钣金箱体电压采样绝缘低温加热（NCA,NMC,铝合金压铸箱体电流采样耐压热场分析LFP,LMO,LCOSMC+钢托架温度采样高压连接器保温设计等）碰撞安全CAN通讯MSD温度场均衡电池隔膜挤压安全EMCHVIL故障过温电芯形状（方过坎SOC估算绝缘故障形、圆柱、软盐雾、酸雨腐蚀SOP估算包）锈蚀SOH估算过充过放内部短路模块化，标准化提高生产的一致

防水IP54/67的防护热管理的设计

BMS自身故障CAN通讯故障SOC估算错误检测精度

充电安全过流过压欠压性，可靠性及质

BMS预警量热失控预警热扩散报警箱体内部火灾抑制或消防终极防护（箱体消防接口)储能安全研究2345研究目标可行性实现绝对安全的可能性1可管理性无人值守、物联网、智慧型科学性实现绝对安全的科学路径适用性适用于不同锂离子电池体系灵活性松耦合、模块化、可扩展公安部天津消防研究所、烟台创为联合课题：退役动力电池梯次利用-移动储能站安全性研究传统储能消防预警方式…

…探测方式预警方式热失控试验平台搭建研究电池系统真实热失控及火灾发生、发展过程中各项理化参数的实时监测平台安全预警及防护系统对热失控早期预警、中期报警和后期灭火效能评测测试的试验平台热失控探测技术1234气相参数烟雾参数火焰参数温度参数热失控背景介绍主要解决的问题气体传感器温度传感器火焰传感器烟雾传感器智能火灾判断故障诊断探测器数据过滤探测控制器关于传感器标定；关于智能算法；关于高耐用；关于休眠策略；关于低功耗策略；关于可靠性策略；关于传感器失效机制检测模型基于气相、烟雾参数和温度参数的电池热失控预警模型；基于历史稳态与实时动态的电池系统电解泄漏检测模型储能安全解决方案03设计依据GB

51048-2014

电化学储能电站设计规范GB

50116-2013

火灾自动报警系统设计规范GB

50166-2007

火灾自动报警系统施工及验收规范GB26851-2011

火灾声和∕或光警报器GB17429-2011

火灾显示盘GB

50370-2005气体灭火系统设计规范GB

50263-2007气体灭火系统施工及验收规范GB

50016-2006建筑设计防火规范GB

16670-2006柜式气体灭火装置1智慧预警：漏液预警、四级报警、多种媒介物联网预警功能设计，具有定位报警、短信报警、微信报警、语音报警功能，实现自动及时预警。4安全结构设计：有用进、无用出为保证储能站绝对消防安全，需设置外置消防接口、降温剂溢出结构、有毒气体排出结构、防侵入结构。2智慧消防：四级防护、多种介质采用四级消防防护设计，对电池箱单元体、电池柜、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，紧急情况启动语音119报警。多灭火介质分阶段介入。3全周期监测：实时分析、智能判断系统对储能站内电池箱内电解液泄漏、热失控数据进行全周期、连续性监测，保证对储能站电池工作状况的完整监控，并实现本地和远端后台系统数据存储，为大数据分析提供有效数据。储能安全解决方案系统组成全淹没式七氟丙烷灭火方案管网式七氟丙烷灭火方案工作流程显示模块维护模式正常模式显示设备状态，包括硬件、传感器、离线等灭火显示器设启备动状态界，面包括硬件、传感器、离线等故障显示信预息警界级别面，正常、二级、三级、四级显示预灭警火级器别启，动正延常时、剩二余级时、间三（级秒、）四级显示自详动细系/半统自故动障标类志型显紧示急自停动止按/半钮自，动用标来志停止灭火器启动取消预警功能取消预警功能报警装置测试功能安装效果图技术成果体现04技术成果