電化學(xué)儲能電站滅火救援準備工作的初探摘要：4月16日，北京市豐臺區(qū)一電化學(xué)儲能電站發(fā)生火災(zāi)，在處置過程中突發(fā)爆炸，造成2名消防員犧牲，教訓(xùn)十分深刻。近幾年來，電化學(xué)儲能電站發(fā)展態(tài)勢迅速、應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，其火災(zāi)荷載大、蔓延速度快，事故中常常伴隨復(fù)雜的化學(xué)連鎖反應(yīng)，釋放出的大量可燃有毒氣體，隨時有爆炸的可能，嚴重威脅救援人員的生命安全。本文從電化學(xué)儲能電站滅火救援準備工作進行初探，尋求滅火救援工作的最佳準備方案，在最快完成滅火救援工作的同時，確保指戰(zhàn)員生命安全。關(guān)鍵詞：電化學(xué)儲能電站；滅火救援準備引言：儲能電站主要用于城市電網(wǎng)填谷調(diào)頻、調(diào)峰、商業(yè)區(qū)輔助用電、電動車充電等。在用電低谷期，把富裕的電能儲存起來；在用電高峰期間，再將儲存的電能輸送使用，起到平穩(wěn)變電站負荷曲線等作用。當前國內(nèi)外的儲能電站應(yīng)用較多的儲能電池有鉛酸電池、鈉硫電池、液流電池和鋰電池等，其主要原理是經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)進行電池正負極的充放電，實現(xiàn)化學(xué)能和電能之間的轉(zhuǎn)換[1]。但是關(guān)于電化學(xué)儲能電站的研究和投入相對還很不足，可供借鑒的項目較少，應(yīng)用經(jīng)驗較少，儲能電站的消防滅火方面的研究更是少之又少，近幾年國內(nèi)外電池儲能電站發(fā)生火災(zāi)或爆炸的事故逐漸增多，所以做好在電化學(xué)儲能電站滅火救援準備工作已迫在眉睫。電化學(xué)儲能電站分類電化學(xué)儲能電站可從電池類型、電池規(guī)模、儲能電站類型、電站分布形式以及輸電來源這五個方面進行分類。電化學(xué)儲能電池類型儲能電站按照儲能電池類型分為鋰離子電池、液流電池、鉛酸電池、鈉基電池、超級電容等[2]。其中，實際應(yīng)用中鋰離子電池占比最大，最常見的是以鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。安全風(fēng)險排序：鉛酸電池＜磷酸鐵鋰材料電池＜三元材料電池＜鈉流電池[3]。電化學(xué)儲能電池規(guī)模按電化學(xué)儲能電池規(guī)模分類分為小型、中型和大型，其中，容量為1MWH以下為小型電化學(xué)儲能電站；容量為1MWH和30MWH之間的電站為中型電化學(xué)儲能電站；容量大于30MWH為大型電化學(xué)儲能電站。電化學(xué)儲能電站用途儲能電站按照用途可劃分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)三種類型。1、發(fā)電側(cè)儲能用于平抑新能源發(fā)電功率波動，參與電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰。為水電、火電、風(fēng)電、光電、核電等發(fā)電配套的儲電/供電儲能電站[4]；2、電網(wǎng)側(cè)儲能參與電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰、調(diào)壓及應(yīng)急儲電、供電，即區(qū)域電網(wǎng)儲電/供電配套儲能電站；3、用戶側(cè)儲能用于削峰填谷、平移負荷，減少對供電容量需求，減緩配電網(wǎng)投資。用戶側(cè)通常位于城市商業(yè)區(qū)、大型商場、大學(xué)城、電動車充電配套的發(fā)電/儲電/供電儲能電站。集發(fā)電、儲能、充電等業(yè)態(tài)于一體，人流、物流密集，發(fā)生事故易造成群死群傷，與發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)儲能相比，安全風(fēng)險最大。電化學(xué)儲能電站布局形式電化學(xué)儲能電站分為室外撬裝式、建筑封閉式（站房式）兩種。建筑封閉式電站通常為多模組、多樓層豎向疊加堆放，風(fēng)險最大。輸電來源電化學(xué)儲能電站輸電來源分為市電、光伏、風(fēng)電、火電、核電等不同供電來源。用戶側(cè)電站，通常為市電、光伏、儲能一體化設(shè)計。二、電化學(xué)儲能電站主要部件電化學(xué)儲能電站包括儲能單元、功率變換系統(tǒng)（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）等。單個電芯電芯是電池組模塊中的最小單元，由電極和電解質(zhì)兩部分組成，主要作用是充電時將所獲得的電能以化學(xué)能的形式儲存，放電時將儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能[5]。目前化學(xué)儲能站常用的電芯主要有酸鐵鋰和三元鋰。電池模塊（簇）電池模塊（簇）由兩個及以上的單個電芯以一定的電氣連接方式組成的單元。電池堆（站）由連接同一功率變換系統(tǒng)上的可整體控制功率輸入、輸出的電池集合。儲能單元電池管理系統(tǒng)、電池組及與其連接的功率變換系統(tǒng)組成的最小儲能系統(tǒng)。電池管理單元（BMU）單個電池的管理模塊，能夠時時監(jiān)測電池溫度、電壓等物理特性，并為電池提供通信接口。電池管理系統(tǒng)（BMS）多個電池管理模塊由特定方式組合在一起，監(jiān)測電池溫度、電壓、電流、荷電狀態(tài)等，為電池提供通信接口和保護的系統(tǒng)。功率變換系統(tǒng)（PCS）主要由變流器及其控制系統(tǒng)構(gòu)成，與電池組配套，連接于電池組與電網(wǎng)之間，把電網(wǎng)電能存入電池組或?qū)㈦姵亟M能量回饋到電網(wǎng)的系統(tǒng)[6]。電化學(xué)儲能電站火災(zāi)特點因鋰電池在儲能電站中應(yīng)用最廣，占比最多，所以本文重點從鋰電池火災(zāi)事故特點進行闡述。事故風(fēng)險大鋰離子電池隔膜缺陷、隔膜與電極錯位、內(nèi)部雜質(zhì)，以及短路、電池破損、繼電器故障、熱輻射等因素，都極易造成都單體電池、電池模塊（簇）熱失控（熱失控是指鋰離子電池內(nèi)部電流和溫度均升高，且互相促進的現(xiàn)象）[7]。鋰離子電池內(nèi)電解液和隔膜為可燃物，在不同荷電狀態(tài)下，正極材料和負極材料可分別成為氧化劑和還原劑，短路后易自發(fā)熱燃燒；電池還可因內(nèi)部或外部的熱源加熱，都可能觸發(fā)電池火災(zāi)。例如：電池內(nèi)部短路、機械濫用引起電池內(nèi)缺陷短路等，電池內(nèi)短路可由電能轉(zhuǎn)化為熱能，熱源引發(fā)電池內(nèi)隔膜、電解質(zhì)分解，溫度達到一定程度時觸發(fā)正極相關(guān)反應(yīng)、嵌鋰態(tài)負極相關(guān)反應(yīng)，最后導(dǎo)致電池?zé)崾Э?，分解產(chǎn)生顆粒物和CO2、CO、HF、H2、低碳烷烴類等氣體，加之部分產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)、設(shè)計安裝不規(guī)范、淘汰電池梯次循環(huán)利用等因素影響，極易發(fā)生事故。高電壓高電流高能量儲能電站電池數(shù)量多、模塊（簇）組數(shù)多，電站的電流電壓高、容量大，一旦發(fā)生故障，易發(fā)生鏈式反應(yīng)，能量一次性集中釋放，導(dǎo)致儲能系統(tǒng)劇烈燃燒，甚至爆炸失控。事故處置過程中，若不能及時有效斷電，人員有觸電危險。有毒有害、易燃易爆儲能電站一般空間密閉，事故狀態(tài)下電池組受熱分解，釋放大量有毒有害（CO、HF、SO2、HCl）、可燃氣體（CO、H2、CH4、C2H4、C3H6、烷烴等）和熱量，事故會迅速擴大蔓延，極易造成區(qū)域無防護人員中毒或爆炸傷害。滅火救援難度大儲能電站火災(zāi)通常是電池?zé)崾Э?，電解液受熱分解，使用干粉、氣體滅火不能有效阻止熱量散發(fā)；用水、泡沫滅火，既有觸電危險，也有引發(fā)其他電池短路的熱失控風(fēng)險，同時存在爆炸危險，嚴重威脅作戰(zhàn)人員的生命安全。四、電化學(xué)儲能電站火災(zāi)撲救的準備工作（一）加強調(diào)研熟悉和預(yù)案制定組織力量對轄區(qū)各類儲能電站進行摸底排查，開展實地熟悉調(diào)研，了解行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀、趨勢、電站分布和安全風(fēng)險。支隊要組織大隊和消防救援站對轄區(qū)儲能電站逐一進行摸排，熟悉掌握每個儲能電站的具體位置、儲能類型、電池類型、容量規(guī)模、火災(zāi)危險性、固定滅火設(shè)施、事故處置對策等基本情況，收集電站的平面圖、裝機圖、流程圖、線路圖、控制圖等基礎(chǔ)資料。各級要建立儲能電站資料檔案庫，支隊要逐一制定滅火救援預(yù)案，真正摸清底數(shù)，做到心中有數(shù)。（二）加強儲能電站火災(zāi)撲救技戰(zhàn)術(shù)研究要充分利用當?shù)仉娀瘜W(xué)儲能領(lǐng)域?qū)＜液推髽I(yè)技術(shù)資源，并將其納入滅火救援專家組，同轄區(qū)大隊共同開展電化學(xué)儲能電站滅火救援技戰(zhàn)術(shù)研究，充分發(fā)揮專家作用，開展教學(xué)培訓(xùn)、專題調(diào)研和課題攻關(guān)。邀請相關(guān)專家為隊伍各級指戰(zhàn)員進行專題授課，學(xué)習(xí)掌握電化學(xué)儲能站辨識方法、專業(yè)知識、儲能模式、風(fēng)險危害、處置對策和安全注意事項等。組織對近年來國內(nèi)外電化學(xué)儲能電站事故典型戰(zhàn)例進行復(fù)盤研討，吸取經(jīng)驗教訓(xùn)。針對轄區(qū)電化學(xué)儲能電站火災(zāi)撲救，組織相關(guān)專家和業(yè)務(wù)骨干研究制定處置程序要點，明確警戒范圍、車輛?？?、偵察檢測、處置措施以及緊急避險、緊急撤離、安全警示等內(nèi)容。（三）推動企業(yè)單位組建應(yīng)急專業(yè)力量要樹立儲能電站事故“技術(shù)處置”理念，督促落實單位主體責(zé)任。提請地方政府推動大型電化學(xué)儲能電站依法組建專兼職消防隊伍和技術(shù)應(yīng)急處置隊，中小型電化學(xué)儲能電站建立技術(shù)應(yīng)急處置隊伍和機制，技術(shù)處置力量和值班人員要掌握儲能電站安全運行、風(fēng)險研判、故障處理和應(yīng)急處置等專業(yè)技能。督促電化學(xué)儲能電站運維管理單位制定應(yīng)急處置預(yù)案，加強救援裝備配備，開展專業(yè)訓(xùn)練和演練。要推動各級政府高度重視電化學(xué)儲能電站的潛在風(fēng)險，建立事故處置應(yīng)急聯(lián)動機制，定期組織開展聯(lián)合實戰(zhàn)演練，切實提高本區(qū)域綜合應(yīng)急處置能力。五、電化學(xué)儲能電站火災(zāi)滅火對策（一）加強第一出動力量調(diào)集轄區(qū)指揮中心接到報警后應(yīng)按三級火警調(diào)派力量，優(yōu)先調(diào)派大功率大流量水罐泡沫消防車、大跨距舉高噴射消防車、高倍數(shù)泡沫消防車、供氣消防車、干粉消防車、搶險救援消防車、遠程供水系統(tǒng)等車輛，以及遙控消防水炮、水力自擺消防水炮、消防機器人、無人機、漏電探測儀、測溫儀、可燃氣體檢測儀、有毒氣體檢測儀、電絕緣裝具、絕緣剪斷鉗、備用氣瓶等器材和個人防護裝備。同時調(diào)集能源、電力、應(yīng)急、公安、醫(yī)療、環(huán)保、通信、氣象、重型機械、供水等聯(lián)動力量，以及建筑結(jié)構(gòu)、化學(xué)、電力等行業(yè)專家到場輔助處置。（二）強化現(xiàn)場管控根據(jù)儲能電站電壓、電流、容量、事故現(xiàn)場環(huán)境以及爆炸沖擊可能產(chǎn)生的風(fēng)險危害，實施安全管控和交通管制，200m警戒范圍內(nèi)禁人員、禁車輛。另根據(jù)事故現(xiàn)場災(zāi)情特征做好相應(yīng)的等級防護，做到防爆炸、防中毒、防觸電、防腐蝕、防灼傷。多點設(shè)置安全員，全程觀察、監(jiān)測現(xiàn)場危險區(qū)域和部位，實時監(jiān)測可燃、有毒氣體濃度和帶電情況，及時預(yù)判可能發(fā)生的危險跡象，預(yù)先確定撤離信號，明確撤離方式和路線。（三）全方位開展火情偵察在技術(shù)應(yīng)急處置隊、專職消防隊或單位技術(shù)人員的配合下，研究制定偵察方案，明確偵察人員組成和任務(wù)分工。偵察過程中，必須確保安全，在單位知情人或技術(shù)人員引導(dǎo)下，與電力公司、光伏、儲能電站等專業(yè)人員共同實施。在現(xiàn)場情況不明，優(yōu)先使用消防機器人、無人機抵近偵察，利用可燃氣體、有毒氣體檢測器對周邊及內(nèi)部進行檢測；通過內(nèi)部監(jiān)控視頻，判定電化學(xué)儲能站事故類型、發(fā)展階段和災(zāi)情等級。（四）消防技戰(zhàn)術(shù)措施堅持“安全防御、控制燃燒”的原則。經(jīng)評估確認，事故儲能電站具備處置條件，要設(shè)置防爆炸沖擊屏障，利用遙控消防水炮、水力自擺消防水炮、高噴車臂架水炮等遠距離控制火勢、冷卻降溫。如需抵近作業(yè)，有條件的一律采用消防機器人前置部署陣地。對其他未著火的建筑或區(qū)域設(shè)置水幕分隔保護。經(jīng)評估確認，儲能電站不具備處置條件的，利用消防機器人稀釋、水幕分隔的方式，實施稀釋降毒，第一時間疏散群眾，阻截輻射熱，保護周邊建筑和重點目標，等待最佳處置時機。結(jié)語：綜上所述，儲能電站的技術(shù)還未成熟，一旦起火，在自身的防火倉失效及預(yù)置式滅火裝置失去作用后，不需要人為主動參與滅火，而滅火救援的任務(wù)就是緊急疏散和看護好燃燒現(xiàn)場。本文對電化學(xué)儲能電站火災(zāi)事故的應(yīng)急救援處置技術(shù)、方式等進行深入探究與分析，有助于消防救援人員提升儲能電站應(yīng)急處置能力和水平，確保國家和人民的生命財產(chǎn)安全。參考文獻[1]朱亞平.電池儲能電站消防滅火措施探討[J].上海節(jié)能,2017(01):33-36.[2]張云天.電化學(xué)儲能在電動汽車中的應(yīng)用分析[J].科技資訊,2017,15(14):19-20.[3]曹濤,朱清峰,