《2018儲(chǔ)能系統(tǒng)白皮書(shū)》對(duì)中國(guó)大陸及臺(tái)灣相關(guān)企業(yè)從業(yè)人員的調(diào)查, 關(guān)于儲(chǔ)能哪項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)是最重要的，36.8%的人士首選安全，價(jià)格選項(xiàng)位居第二，可見(jiàn)儲(chǔ)能的質(zhì)量安全是行業(yè)發(fā)展最受關(guān)注的指標(biāo)。

國(guó)內(nèi)外均有個(gè)別儲(chǔ)能電站出現(xiàn)著火、爆炸事故的案例，我們必須承認(rèn)電池組是一種含高能物質(zhì)的部件，具有危險(xiǎn)性的本質(zhì)。而且，隨著電池比能量和比功率的提高，發(fā)生事故的危險(xiǎn)性將增大。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站消防方面的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求較低，且不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)需求，工程中應(yīng)用的滅火系統(tǒng)沒(méi)有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)支撐，滅火劑和滅火措施的有效性均未得到驗(yàn)證，儲(chǔ)能電站在后期的運(yùn)營(yíng)中，面臨很大的安全隱患。本文將詳細(xì)介紹儲(chǔ)能電站可能存在的安全隱患與部分應(yīng)對(duì)措施。

一、儲(chǔ)能系統(tǒng)組成

儲(chǔ)能系統(tǒng)一般包括蓄電池儲(chǔ)能單元、電網(wǎng)接入系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng).環(huán)境控制單元等。其中，蓄電池儲(chǔ)能單元是由儲(chǔ)能電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、儲(chǔ)能逆變器、升壓變壓器和就地監(jiān)控系統(tǒng)及儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備組成的。

(1) 電池部分:電池組可劃分成多個(gè)電池單元，每個(gè)單元與一臺(tái)儲(chǔ)能逆變器配套使用，形成一個(gè)獨(dú)立的單元電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。每個(gè)單元電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠獨(dú)立被儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度.

(2) 變電部分:包括出線(xiàn)設(shè)備，電氣二次部分包括中央控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng),消防系統(tǒng)。

(3) 土建部分:電氣電池室或室外電池組基礎(chǔ)及廠(chǎng)區(qū)有關(guān)工程。

二、可能存在的安全隱患

2.1火災(zāi)

電化學(xué)儲(chǔ)能電站的火災(zāi)可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是電氣引發(fā)的火災(zāi)，如常規(guī)電站可能發(fā)生的變壓器火災(zāi)、電纜火災(zāi)等，針對(duì)此類(lèi)火災(zāi)，傳統(tǒng)的火警系統(tǒng)及七氟丙烷滅火器可以有效撲滅;另一類(lèi)是儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池引發(fā)的火災(zāi)，危害大且一旦火起就不可控，針對(duì)此類(lèi)火災(zāi)以自動(dòng)滅火方式為主，包括七氟丙烷自動(dòng)滅火系統(tǒng)、氣溶膠等。在帶電狀態(tài)下，電氣火災(zāi)和電池火災(zāi)都屬于E類(lèi)火災(zāi)，不適合用水或泡沫撲滅。

蓄電池在充放電過(guò)程中外部遇明火、撞擊、雷電短路、過(guò)充或過(guò)放等各種意外因素有發(fā)生火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性:蓄電池因過(guò)壓或過(guò)流導(dǎo)致設(shè)備溫度過(guò)高,形成引燃源;電池電解液溫度上升，換熱系統(tǒng)故降導(dǎo)致設(shè)備高溫運(yùn)行,如通風(fēng)道堵塞.風(fēng)扇損壞、安裝位置不當(dāng)、環(huán)境溫度過(guò)高或距離外界熱源太近,均可能導(dǎo)致蓄電池系統(tǒng)敝熱不良，影響設(shè)備安全運(yùn)行，引發(fā)火災(zāi)。

2.2 爆炸

儲(chǔ)能系統(tǒng)的蓄電池在充放電過(guò)程中長(zhǎng)期運(yùn)行電解水會(huì)產(chǎn)生微量的氫氣，若室內(nèi)通風(fēng)不暢或排出管道堵塞，氫氣在室內(nèi)或局部的封閉空間聚集達(dá)到一定濃度，外部遇明火撞擊、雷電、或靜電放電火花、短路過(guò)充或過(guò)放等各種意外因素，可能造成爆炸事故。

儲(chǔ)能系統(tǒng)箱式變壓器裝置若為帶油設(shè)備,變壓器裝置內(nèi)部故障時(shí)會(huì)引起電弧加溫，有燃燒和爆炸的可能。

2.3其他系統(tǒng)異常

電池系統(tǒng)測(cè)量溫度、液面等數(shù)據(jù)的傳輸線(xiàn)受電磁干擾等影響可能產(chǎn)生測(cè)量誤差，造成儲(chǔ)能系統(tǒng)工作不正常。

電池管理系統(tǒng)故障，如模擬量測(cè)量功能失效、電池管理系統(tǒng)報(bào)警功能失效、電池管理系統(tǒng)保護(hù)功能失效、本地運(yùn)行狀態(tài)顯示功能失效等，都有可能引發(fā)電池管理系統(tǒng)保護(hù)功能，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池或系統(tǒng)故障，將引發(fā)更大的事故，導(dǎo)致電池組設(shè)備損壞等。

儲(chǔ)能電站廠(chǎng)房?jī)?nèi)，應(yīng)保證環(huán)境濕度不超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，防止電子設(shè)備因空氣濕變過(guò)大發(fā)生故障,從而造成安全生產(chǎn)事故。

2.4人員傷害：觸電、中毒、窒息、灼燙傷

儲(chǔ)能系統(tǒng)帶有危險(xiǎn)的直流和交流電壓，即使在沒(méi)接通電源或系統(tǒng)關(guān)閉時(shí),部分部件可能仍然處在帶電狀態(tài)。在打開(kāi)或接觸系統(tǒng)時(shí),若沒(méi)有穿戴好相應(yīng)護(hù)具，可能發(fā)生觸電危險(xiǎn)。電池模塊放置的平臺(tái).基架之間的絕緣電阻較小，絕緣不良，可能發(fā)生漏電、觸電事故。

若室內(nèi)溫度控制不良，使電解液發(fā)生溶質(zhì)析出現(xiàn)象，會(huì)影響電池壽命，也會(huì)對(duì)人員造成健康造成威脅。

全釩液流電池電解液發(fā)生溶析現(xiàn)象時(shí),理論上可能析出五氧化二釩、三氧化二釩、硫的氧釩三種鹽，其中析出晶體有劇毒，對(duì)呼吸系統(tǒng)和皮膚有損害作用，急性中毒可引起鼻咽、肺部刺激癥狀，接觸者出現(xiàn)眼燒灼感、流淚、咽癢、千咳、胸悶、全身不適、倦怠等表現(xiàn)，重者出現(xiàn)支氣管炎或支氣管肺炎,皮膚高濃度接觸可致皮炎、劇烈癢癢,慢性中毒長(zhǎng)期接觸可引起慢性支氣管炎、腎損害、視力障礙等。此外,還可能對(duì)周?chē)w造成污染。

常用的鋰離子電池常用的電解質(zhì)六氟磷酸鋰可能產(chǎn)生有劇毒和腐蝕性的氟化氫(HF)氣體，對(duì)皮膚.眼睛、黏膜有強(qiáng)烈刺激作用，吸入后可引起呼吸道炎癥、肺水腫。

儲(chǔ)能裝置室可能采用制氮機(jī)對(duì)室內(nèi)產(chǎn)生氫氣進(jìn)行吹掃。吹掃系統(tǒng)主要危險(xiǎn)有害因素體現(xiàn)在刺氮機(jī)的使用和維護(hù)上。在制氮機(jī)運(yùn)行及停止的過(guò)程中，會(huì)從設(shè)備外側(cè)的氣體排放口以及設(shè)備(包括計(jì)測(cè)室設(shè)備)內(nèi)會(huì)釋放出氮?dú)饧案邼舛鹊难鯕狻Ｈ魶](méi)有開(kāi)通排風(fēng)扇進(jìn)行換氣，吸入了氮?dú)庖院罂赡軙?huì)導(dǎo)致室息，甚至?xí)?dǎo)致死亡，如果在氧氣濃度非常高的氣體氛圍中使用煙火，則會(huì)發(fā)生爆炸性的火災(zāi)。制氮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中用到液態(tài)氫，若液態(tài)氮儲(chǔ)罐、管道、閥門(mén)或安全閥等安全附件由于各種原因使用或保存不良，可能導(dǎo)致液氨儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏事故，并可能由此引發(fā)低溫凍傷、中毒窒息事故。此外在制氨機(jī)的空氣壓縮機(jī)、MS吸附器、加熱器的周?chē)懈邷氐牟糠?用手接觸可能發(fā)生燙傷。

蓄電池的電解液具有酸性，對(duì)設(shè)備具有腐蝕性。若電池外殼、電解液輸送管道、儲(chǔ)液罐的材料工藝耐腐蝕性達(dá)不到要求、維護(hù)不善或因外力破壞，將導(dǎo)致設(shè)備腐蝕,致使電解液發(fā)生泄漏事故,嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生電解液噴濺，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，酸霧揮發(fā)將導(dǎo)致整個(gè)廠(chǎng)房?jī)?nèi)腐蝕性氣體擴(kuò)散，腐蝕設(shè)備引發(fā)環(huán)境污染。此時(shí)若運(yùn)行維護(hù)人員在正常檢修或事故情況下未能穿戴防護(hù)設(shè)備，不慎將電解液沾到皮膚或眼睛等，沒(méi)有及時(shí)處理，可能導(dǎo)致嚴(yán)重?zé)齻?br />
三、應(yīng)對(duì)策略

1.政策與標(biāo)準(zhǔn)完善

目前多個(gè)國(guó)家都有制定儲(chǔ)能電池相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)，如澳大利亞包括戶(hù)用在內(nèi)的離網(wǎng)電池系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)形成，澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)今年2月起草的AS/NZS 5139安全標(biāo)準(zhǔn)，禁止鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在室內(nèi)和車(chē)庫(kù)內(nèi)，并要求其安裝在獨(dú)立的建筑中。美國(guó)很多組織機(jī)構(gòu)也為儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用出臺(tái)了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋安裝、認(rèn)證、消防等。

我國(guó)仍欠缺相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)儲(chǔ)能的審批和標(biāo)準(zhǔn)體系還不夠健全，急需設(shè)計(jì)儲(chǔ)能安全準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)體系，并將相關(guān)事件報(bào)告納入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理和公示。同時(shí)，國(guó)家有關(guān)部門(mén)與項(xiàng)目涉及的企業(yè)應(yīng)盡快針對(duì)此類(lèi)項(xiàng)目的火災(zāi)危險(xiǎn)性以及其他風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)開(kāi)展評(píng)估，通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得真實(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析、論證有效的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保障該項(xiàng)目得到有利發(fā)展。

2.系統(tǒng)改進(jìn)設(shè)計(jì)

箱體設(shè)計(jì)應(yīng)注意減少尖端器件、增大與殼體距離、螺栓端部加絕緣保護(hù)，減少產(chǎn)生電弧;并對(duì)箱體內(nèi)接線(xiàn)方式進(jìn)行改造，采用材質(zhì)相同的導(dǎo)線(xiàn)或采用接線(xiàn)器連接;直流側(cè)加裝浪涌保護(hù)器或采取防過(guò)壓過(guò)流措施。

在儲(chǔ)能室安裝空調(diào)及溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，線(xiàn)上、線(xiàn)下相結(jié)合的方式實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，全周期監(jiān)測(cè)、極早期預(yù)警。

對(duì)電池管理系統(tǒng)逐級(jí)設(shè)計(jì)更為安全的保護(hù)措施，使其在下一級(jí)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠保持工作狀態(tài)，發(fā)揮管理功能：一是及時(shí)斷開(kāi)故障區(qū)域，二是將故障狀態(tài)發(fā)送至上一級(jí)的中央控制器直至遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。同時(shí)，應(yīng)增設(shè)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與中央控制器的通信線(xiàn)路，并設(shè)置相應(yīng)的安全防護(hù)措施，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)將該類(lèi)數(shù)據(jù)信號(hào)及時(shí)報(bào)送中央控制器，在火災(zāi)征兆發(fā)生的萌芽階段及時(shí)預(yù)警并介入消防措施，使總體狀況安全可控。

3.人員管理

應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，依據(jù)現(xiàn)有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)組織安全評(píng)估論證，制定相應(yīng)的預(yù)防和處置預(yù)案，加強(qiáng)對(duì)消費(fèi)者和設(shè)計(jì)安裝人員的提示，并對(duì)設(shè)計(jì)和安裝等相關(guān)從業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)和認(rèn)證，嚴(yán)格的執(zhí)行運(yùn)維手冊(cè)，特別是進(jìn)行有針對(duì)性的消防培訓(xùn)，提高行業(yè)安全水平和事故處置能力。

4.規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)

安全性既然是一個(gè)事故概率問(wèn)題，安全因素控制得好，發(fā)生危險(xiǎn)事故的概率就降低，但無(wú)法保證完全避免。企業(yè)還可以購(gòu)買(mǎi)安全保險(xiǎn)，以規(guī)避這種意外事故帶來(lái)的損失。

總結(jié)

電化學(xué)儲(chǔ)能是解決新能源消納、增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性、提高配電系統(tǒng)利用效率的合理的解決方案，在整個(gè)電力價(jià)值鏈上能夠起到重要的作用，涉及發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)。隨著風(fēng)電、光伏等新能源在能源結(jié)構(gòu)中占比不斷提升，以及動(dòng)力鋰電池成本的快速下降，電化學(xué)儲(chǔ)能在峰谷電價(jià)套利、新能源并網(wǎng)以及電力系統(tǒng)輔助服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景正不斷被開(kāi)發(fā)并推廣開(kāi)來(lái)。今年有望成為中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的“元年”，以江蘇河南為代表率先完成了儲(chǔ)能示范工程建設(shè)，在迎峰度夏期間發(fā)揮了重要作用。儲(chǔ)能是未來(lái)能源改革中重要的一環(huán)，將安全因素控制好，降低發(fā)生危險(xiǎn)事故的概率，儲(chǔ)能會(huì)擁有巨大的發(fā)展空間。