中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：第十二屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)演講速記如下：
熊孝新：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家大家下午好！我是國(guó)安達(dá)股份有限公司技術(shù)中心的熊孝新，很高興有機(jī)會(huì)在這里跟各位專家針對(duì)儲(chǔ)能消防安全課題交流跟探討。接下來(lái)我要介紹的是針對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)消防安全的解決方案。
第一部分，針對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)防控行業(yè)背景，這塊簡(jiǎn)單介紹一下，因?yàn)榇蠹叶际窃谛袠I(yè)內(nèi)，所以針對(duì)儲(chǔ)能電池和電化學(xué)儲(chǔ)能電站這一塊的發(fā)展過(guò)程，不多介紹。
今天在儲(chǔ)能大會(huì)的會(huì)場(chǎng)，參觀人員以及參展企業(yè)的情況都可以看到，儲(chǔ)能包括電化學(xué)儲(chǔ)能是非?；馃岬臓顟B(tài)，這個(gè)火熱狀態(tài)隨著儲(chǔ)能電池的使用量級(jí)以及應(yīng)用層級(jí)逐步增多，伴隨而來(lái)的是針對(duì)儲(chǔ)能電池，特別是鋰離子電池的火災(zāi)事故和發(fā)生幾率，也處于增長(zhǎng)的趨勢(shì)。我們統(tǒng)計(jì)了一下國(guó)內(nèi)以及國(guó)外的針對(duì)電化學(xué)這一塊儲(chǔ)能電池所發(fā)生的安全事故的情況，大家比較有印象的是北京集美大紅門(mén)事件，南樓起火引起北樓的爆炸，電池的熱失控會(huì)伴隨著這樣一些火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，在鋰電池這一塊，目前還沒(méi)有完全說(shuō)是絕對(duì)安全的鋰電池。隨著電池的使用，必然會(huì)存在一些電池使用的安全風(fēng)險(xiǎn)。
是什么原因造成電池的安全風(fēng)險(xiǎn)呢？第一個(gè)是內(nèi)因，第二個(gè)是外因，使用過(guò)程中的外因包括有鋰枝晶的生長(zhǎng)，過(guò)充過(guò)放、短路、穿刺、擠壓等等外因?qū)е码姵爻霈F(xiàn)熱失控。內(nèi)因類(lèi)似于制造過(guò)程中的瑕疵，會(huì)造成電池?zé)崾Э氐默F(xiàn)象。類(lèi)似于楊院士所說(shuō)的一樣，要承認(rèn)電池像汽車(chē)油箱一樣具有高能物質(zhì)，目前的技術(shù)還沒(méi)有絕對(duì)安全的電池，所以針對(duì)電池會(huì)出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)，我們消防安全防護(hù)還是有必要的。
大家可以結(jié)合這張圖看一下，為什么在儲(chǔ)能電池這塊上，我們會(huì)把消防提升到這么重要的位置，首先是結(jié)合電池自身的構(gòu)造，包括在儲(chǔ)能這塊的應(yīng)用，第一個(gè)是結(jié)合上面的電池構(gòu)造，它是由很多單體電池組成的電池模組，再組成電池PACK箱，再由多個(gè)PACK箱組成一個(gè)電池的集裝箱。
這樣一種構(gòu)造的形式，伴隨而來(lái)的情況是在某個(gè)單體電池出現(xiàn)熱失控的時(shí)候，如果沒(méi)有及時(shí)探測(cè)或者及時(shí)解決、抑制，它會(huì)引發(fā)電池?zé)崾Э財(cái)U(kuò)展，會(huì)引起周邊電池持續(xù)熱失控，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電池?cái)U(kuò)展到一個(gè)電池PACK箱，由一個(gè)電池PACK箱導(dǎo)致整個(gè)儲(chǔ)能集裝箱，乃至儲(chǔ)能電站的火災(zāi)事故，會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)。
我們?nèi)绾斡行Ы鉀Q連鎖反應(yīng)的發(fā)生，或者是快速探測(cè)到中斷連鎖反應(yīng)的發(fā)生，就非常關(guān)鍵。所以電池有這種現(xiàn)象和風(fēng)險(xiǎn)，首先電化學(xué)儲(chǔ)能電站在國(guó)家層面就會(huì)對(duì)儲(chǔ)能消防的要求非常重視。特別是在2022年3月份，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的能源局印發(fā)的有“十四五”的特別要求，突破電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全預(yù)警，要有高效的滅火防復(fù)燃的手段。同時(shí)儲(chǔ)能電站整體的消防安全必須要求做整體的消防安全設(shè)計(jì)。包括今年在4月份發(fā)布的，第19條明確規(guī)定，加強(qiáng)電化學(xué)儲(chǔ)能安全管理，在電力企業(yè)要將化學(xué)儲(chǔ)能電站納入到企業(yè)安全生產(chǎn)管理的范疇之內(nèi)。
國(guó)家層面有這樣的要求，相對(duì)的在行業(yè)內(nèi)，首先第一個(gè)是國(guó)家現(xiàn)在開(kāi)始制定標(biāo)準(zhǔn)，包括電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程，里面有章節(jié)來(lái)要求消防這塊如何要求，如何布置，包括里面的探測(cè)和滅火以及一些詳細(xì)的布置要求。目前行業(yè)內(nèi)在儲(chǔ)能安全設(shè)計(jì)應(yīng)用比較多的是團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，就373團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)制艙磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站的消防安全技術(shù)規(guī)范。相繼出臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)要求中，都規(guī)定了火災(zāi)防控指向于最小單元為電池模組或者是電池模塊，第一是要整體規(guī)范整個(gè)場(chǎng)站的規(guī)范性設(shè)計(jì)，第二個(gè)是具備預(yù)警和消防聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，第三個(gè)是本質(zhì)安全，要做到單個(gè)電池模塊級(jí)的火災(zāi)防控。
針對(duì)前面國(guó)家的重視和行業(yè)法規(guī)的要求，我們國(guó)安達(dá)在電化學(xué)這一塊火災(zāi)防控的整體策略，我們分為三個(gè)級(jí)別的策略：
第一級(jí)策略，電池是有很多單體電池組成一個(gè)電池PACK箱，首先第一個(gè)要解決PACK箱內(nèi)，如果電池出現(xiàn)熱失控，如何來(lái)探測(cè)中斷電池PACK箱內(nèi)的火災(zāi)蔓延和熱失控，所以第一個(gè)是PACK級(jí)消防，針對(duì)電池PACK箱內(nèi)的消防。
第二個(gè)策略，因?yàn)槭怯啥鄠€(gè)PACK箱組成一個(gè)儲(chǔ)能集裝箱，在儲(chǔ)能集裝箱這樣的空間內(nèi)出現(xiàn)火災(zāi)的情況下，解決PACK箱外、集裝箱內(nèi)第二級(jí)的防控。
第三級(jí)策略，整個(gè)儲(chǔ)能電站，除了電池集裝箱，還有很多類(lèi)似于PCS和配電、用電的設(shè)備，針對(duì)一個(gè)儲(chǔ)能電站來(lái)說(shuō)是一個(gè)大的應(yīng)用場(chǎng)景，這是第三級(jí)針對(duì)儲(chǔ)能電站的防控措施。我接下來(lái)分別介紹我們的相應(yīng)三級(jí)防護(hù)方案。
我們要做到三級(jí)防控，第一個(gè)關(guān)鍵是離不開(kāi)探測(cè)，你要知道怎么滅火，要首先知道什么時(shí)候開(kāi)始滅火，要開(kāi)始去滅火，第一個(gè)離不開(kāi)的是探測(cè)。針對(duì)鋰離子電池的火災(zāi)早期預(yù)警的探測(cè)，結(jié)合左邊的圖來(lái)看，有電池?zé)崾Э氐默F(xiàn)象發(fā)生，我們首先要探測(cè)這種現(xiàn)象。
首先第一個(gè)是采用多參量早期預(yù)警探測(cè)，所以電池在熱失控發(fā)生過(guò)程中有不同的特征數(shù)據(jù)的變化，類(lèi)似溫度變化、氫氣濃度變化、一氧化碳濃度的變化、VOC濃度變化，還有煙霧等特征參量的變化。我們針對(duì)這些不同的變化參量，采用多參量的探測(cè)，就是多傳感器的多參量探測(cè)，判斷電池處于熱失控的早期、初期、火災(zāi)發(fā)生的不同階段，采用多參量探測(cè)，區(qū)別電池處于什么樣的階段。
第二個(gè)是分級(jí)預(yù)警，多參量探測(cè)會(huì)進(jìn)行分級(jí)預(yù)警，如果第一個(gè)我只探測(cè)了VOC的情況，可能只是電解液泄露，預(yù)警就不一樣。如果是煙霧跟溫度探測(cè)到了，說(shuō)明電池已經(jīng)處于熱失控火災(zāi)的階段，我們針對(duì)不同階段探測(cè)的參量做出不同的聯(lián)動(dòng)策略，只是做報(bào)警還是做排風(fēng)、換氣，還是做啟動(dòng)滅火，我們要結(jié)合不同參量的組合，判斷不同界別的預(yù)警，我們?cè)龠M(jìn)行不同的聯(lián)動(dòng)策略。
第三個(gè)是記憶-自適應(yīng)，在我們探測(cè)器里面具備著相應(yīng)的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，這樣就對(duì)電池整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)以及運(yùn)算，通過(guò)現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)和前面運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的對(duì)比，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)判斷我們的邏輯，提升探測(cè)器預(yù)警的可靠性，降低誤報(bào)和不報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)。所以第一個(gè)關(guān)鍵是探測(cè)。
第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是針對(duì)電池?zé)崾Э鼗馂?zāi)，如何做到有效防控，防控第一個(gè)是針對(duì)PACK級(jí)的，首先要選擇什么樣的滅火劑。我們首先采用混合液體型的滅火劑，混合液體型滅火劑就是有效撲滅電池ABCE類(lèi)復(fù)合型的火災(zāi)。為什么說(shuō)是復(fù)合性火災(zāi)？因?yàn)殡姵爻霈F(xiàn)燃燒，是有很多物質(zhì)的，包括正極材料、負(fù)極材料、隔膜都是可燃的，它屬于A類(lèi)固體火災(zāi)。第二個(gè)是電解液，屬于液體，是B類(lèi)的火災(zāi)。電解液在出現(xiàn)熱失控的情況下，高溫以及熱失控的情況下，釋放的氫氣、一氧化碳等可燃?xì)怏w是屬于氣體的C類(lèi)火災(zāi)，電池是帶電的，是屬于帶電物質(zhì)，是E類(lèi)火災(zāi)。所以電池火災(zāi)是ABCE復(fù)合型的火災(zāi)。
我們?cè)谶x取撲滅復(fù)合型火災(zāi)的時(shí)候，選取的滅火劑是比較關(guān)鍵的，能夠有效撲滅ABCE復(fù)合型火災(zāi)的混合液體滅火劑。
在電池出現(xiàn)熱失控火災(zāi)的時(shí)候，撲滅明火只是解決電池?zé)崾Э氐牡谝粋€(gè)初步階段，因?yàn)殡姵爻霈F(xiàn)明火了，明火撲滅掉，剩下的關(guān)鍵是必須把電池?zé)崾Э氐碾姵販囟冉迪聛?lái)，如果溫度降不下來(lái)，把明火撲滅，溫度還在，它會(huì)引起周邊電池?zé)崾Э氐臄U(kuò)展，所以有效降溫也是很關(guān)鍵的策略。液體滅火劑通過(guò)霧化噴灑到電池箱內(nèi)，形成氣霧彌漫的方式。首先第一個(gè)是能夠快速?gòu)浡诫姵氐娜魏我粋€(gè)角落，形成全淹沒(méi)的滅火。第二個(gè)是液體的霧化顆粒更大的表面積，可以快速地吸收電池所釋放出來(lái)的熱量，把電池?zé)崃繋ё?，把電池溫度降下?lái)，防止電池持續(xù)熱失控?cái)U(kuò)展的現(xiàn)象。所以霧化噴灑降溫是非常關(guān)鍵。
同時(shí)我們要做到快速滅火和降溫的作用，就離不開(kāi)進(jìn)箱式噴灑，你要解決箱體內(nèi)的火災(zāi)和降溫，在外面噴灑，達(dá)到滅火降溫難度是非常大的。我們PACK級(jí)的方案，要做到進(jìn)箱式噴灑的目的。
針對(duì)這樣的應(yīng)用，PACK級(jí)的布置方案，左邊的圖上可以看到，我們有裝置，主管路、分支管路，包括在電池箱上布置的噴頭，相當(dāng)于滅火器會(huì)通過(guò)管路噴頭的方式，連接到每一簇電池的每一個(gè)PACK箱，這樣我們就可以做到進(jìn)箱式的噴灑。
進(jìn)箱噴灑解決了，如何解決我往哪一箱里面噴，我們采用的方式是以一簇為一個(gè)防護(hù)單元，在一簇的頂部布置一個(gè)集中吸氣式的探測(cè)模式，通過(guò)吸氣式的管路和滅火劑噴灑的管路，采用共用的管路，在我需要探測(cè)的時(shí)候，通過(guò)這個(gè)管路噴頭是采用吸氣的模式。在需要滅火劑噴灑的時(shí)候，通過(guò)切換閥，同時(shí)把它切換到滅火劑噴灑的作用，所以這個(gè)管路在探測(cè)的時(shí)候作為吸氣式的作用，需要滅火劑噴灑的時(shí)候，作為滅火劑噴灑的管路，這樣采用共同的一套管路起到兩個(gè)作用。
以一簇為一個(gè)防護(hù)單元，可以做到每個(gè)PACK箱探測(cè)，每個(gè)PACK箱布置噴頭，每簇布置分閥，這樣集中布置，配置成本上會(huì)有大的節(jié)約，這是以一簇為一個(gè)防護(hù)單元的模式。這是我們針對(duì)簇級(jí)的進(jìn)PACK箱級(jí)別的保護(hù)作用。
這是針對(duì)抑制主機(jī)的方式，右邊的圖可以看到我們吸氣探測(cè)裝置布置在頂部，氣體管路和液體管路同時(shí)進(jìn)到PACK箱里面。我們?cè)谶@里詳細(xì)介紹一下，為什么會(huì)有兩組管路，在我們的抑制裝置里面，是通過(guò)液體滅火劑輸送到噴頭處，還有一路是驅(qū)動(dòng)氣體，就是俗稱的高壓氣體，在噴頭處進(jìn)行相互作用，通過(guò)氣體的沖擊把液體的滅火劑進(jìn)行撕裂的狀態(tài)，讓液體滅火劑在噴頭處進(jìn)行霧化噴灑到電池箱內(nèi)，所以我們俗稱氣液兩相模式，在噴頭處進(jìn)行氣液兩相霧化，讓液體滅火劑更好在電池箱內(nèi)形成霧化這樣一個(gè)模式，所以我們是屬于PACK箱級(jí)的防控方式。
針對(duì)空間級(jí)的，針對(duì)儲(chǔ)能集裝箱，這個(gè)方案是從目前特別是在40尺的集裝箱，以及風(fēng)冷的集裝箱空間，這種方案會(huì)應(yīng)用得比較多。這是針對(duì)空間內(nèi)的模式，相對(duì)比較簡(jiǎn)單一些，就是空間內(nèi)的探測(cè)、溫感、煙感加可燃?xì)怏w和復(fù)合型探測(cè)模式，探測(cè)空間里面不管是電池?zé)崾Э剡€是電池火災(zāi)，我們啟動(dòng)空間的不管是七氟丙烷滅火劑還是全氟己酮的滅火方式，對(duì)空間進(jìn)行全淹沒(méi)滅火，這種方案在風(fēng)冷電池集裝箱里面應(yīng)用比較廣泛。但是現(xiàn)在這種方案針對(duì)液冷的，特別是液冷包電池箱處于IP67的模式，你很難進(jìn)入到集裝箱里面。
空間級(jí)探測(cè)是可燃?xì)怏w+煙霧+溫度，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單一些。
場(chǎng)站式的，我快速過(guò)一下，整個(gè)場(chǎng)站的布置，儲(chǔ)能集裝箱分布在各個(gè)位置、各個(gè)點(diǎn)，所以它采用的壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)和舉高機(jī)器人的模式來(lái)保護(hù)整個(gè)場(chǎng)站，因?yàn)殡姵丶b箱火災(zāi)會(huì)有爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，消防人員近距離滅火會(huì)有人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)。所以我們采用遙控移動(dòng)式的方式，進(jìn)行遠(yuǎn)距離操控進(jìn)行撲救，解決火災(zāi)位置不確定，人員近距離滅火有風(fēng)險(xiǎn)的難題。
這一塊是我們公司針對(duì)剛才所說(shuō)的方案，我們相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠支撐我們的應(yīng)用方案的技術(shù)研究和可靠性驗(yàn)證，都在我們自己的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)里面具備相應(yīng)的能力。
這是我們?cè)诳蛻舳说膶?shí)體應(yīng)用安裝案例，應(yīng)用方式方法。
針對(duì)公司的介紹，我不做過(guò)多介紹，我們公司在C21展位，如果大家有興趣可以做詳細(xì)交流。
我今天要跟大家交流的就這么多，謝謝大家！
主持人：謝謝熊總的精彩分享，相信他還有很多更精彩的東西，如果大家有問(wèn)題可以到展臺(tái)上進(jìn)行交流。消防艙里面把滅火劑噴進(jìn)去，里面有IP等級(jí)，里面的壓力怎么解決？
熊孝新：噴到PACK箱內(nèi)，因?yàn)槊總€(gè)PACK箱上面都有一個(gè)呼吸閥，呼吸閥正常情況下是作為呼吸透氣用的，如果在電池箱內(nèi)滅火劑噴灑進(jìn)去，導(dǎo)致電池箱內(nèi)壓增大的，呼氣閥達(dá)到了一定壓力，前面是透氣作用，如果內(nèi)壓增大了會(huì)有一個(gè)大的開(kāi)口，會(huì)進(jìn)行對(duì)外釋放，會(huì)進(jìn)行熱交換，滅火劑進(jìn)去會(huì)有一定排出去，進(jìn)行滅火的同時(shí)進(jìn)行熱交換，冷的滅火劑進(jìn)去，熱的滅火劑出來(lái)，這樣一個(gè)熱交換的過(guò)程。同時(shí)我們噴灑是持續(xù)抑制噴灑的作用，持續(xù)進(jìn)行滅火和持續(xù)熱交換的模式。
