在时代的发展下，节能降耗成为各行各业的主要方向，储能技术被大规模应用于电力系统发电、输电、用电环节中，在推动我国能源供给改革的同时，为智能电网的实现打下了坚实基础。锂离子电池储能技术为储能技术的代表技术，其具有灵活快速的特点，但凡事都有利弊，锂离子电池储能技术的普及也不例外，其不足之处在于，引发了多次火灾安全事故，造成重大财产损失，且对相关工作人员、消防人员、周围居民造成了生命威胁。因此，锂离子电池储能系统的消防安全被提上日程。
锂电池储能系统危险源分析众所周知，锂电池是电化学储能系统最核心的组成部分。当由于内外部激源引起电芯急剧温升时，电芯可能发生剧烈的热失控反应，释放易燃易爆气体，引发起火、爆炸等严重后果。一般而言，锂电池储能系统安全事故主要有五个方面的诱因：
1）制造缺陷、析锂短路、电芯的不一致等锂电池缺陷；
2）锂电池簇间环流加速电芯劣化；
3）绝缘失效引发的外部短路，异常电流、异常过热等引发电池内短路；
4）高温、高湿等外部环境变化加速锂电池老化，引起绝缘失效短路，并最终触发热失控；
5）BMS、EMS、PCS等模块之间的管理逻辑不当和硬件故障导致电池的监管失效， 造成锂电池热失控。
要实现整个储能系统的安全，除了电芯层面的本体安全外，更重要的是将电化学技术与电力电子技术、热技术、数字技术等进行融合，对每个电芯、电池包、电池簇及储能系统进行精细化监控与管理，做到主动防护。
消防安全措施锂电池消防安全是整个储能系统设计的重点防范内容，下面将从多个方面来探讨锂电池储能系统的消防安全措施。
消防安全系统主要组成部件
大容量储能系统电池舱配置消防预警及灭火系统，每个电池舱配置可燃气体探测器及消防预警主机，提供消防预警功能；同时每个电池舱配置烟感、温感探测器、七氟丙烷灭火系统一套，提供消防灭火功能。
1、控制主机。控制主机是消防安全系统的核心组件之一，负责消防安全系统的联动，实时分析处理采集到的数据提供以太网、CAN、RS485通信网络、干接点等通信接口。
2、传感器。传感器负责收集电池温度、一氧化碳气体浓度、烟雾浓度等参数，并将数据传输给主机，对锂电池热失控及火灾状况做出综合判断。
3、报警设施。当出现电池热失控甚至火灾险情时，主机能够通过部署在站内和站外的声光报警器与气体喷洒指示灯，及时警示工作人员。
4、用户操作开关。用户操作开关包括了紧急启动/停止、自动手动状态切换开关。
消防预警、报警及灭火控制策略
1、对电池系统、PCS系统、高压系统的运行温度实时监测，一旦出现温度严重异常，将提示报警甚至停止运行；
2、设备和电池舱体、柜体及线缆等设备的材质选用阻燃材料；
3、储能舱内壁选用阻燃金属岩棉夹芯板，厚度：50mm，耐火极限不小于1h；
4、储能舱内设置手动\\自动一体化灭火系统，灭火介质采用七氟丙烷。
5、整个系统采取消防联动设计，当消防控制器发出报警信号时，PCS、电池、温控等系统都会停止运行，配合隔离措施降低风险以确保消防灭火系统能够正常灭火。
喷放浓度
六氟丙烷喷放浓度需要根据实际防护面积大小来设计，如果灭火剂填装不够，现场有可能出现个别小的防护区域灭火浓度太大，其他防护区域灭火浓度较小，得不到理想灭火情况，在系统设计中灭火剂填充量应比实际浓度比高9%的余量，达到完全灭火要求。
全封闭空间设计
一般来说气体灭火需要一个封闭式的空间才能保证灭火剂的灭火效果，七氟丙烷在释放过程中，需要注意的是运维人员在电池仓内操作时，由于突发事故或者误操作导致的火灾发生时候，需要设置一个消防门，保证人员的生命安全。
由于七氟丙烷在喷射完后，其液态形成了气态，其室内压强将迅速变大，在电池仓内需设置相应的排泄口。其泄压装置应根据室内建筑或者集装箱结构所能承受的压强进行具体的设计，防止封闭的建筑体或者集装箱出现裂缝。
喷射时间的确定
一般情况下，如果锂电池或者其他设备的固体表面预燃时间较长，在其内部就会形成深位火灾，这个对消防安全来说是十分不利的，尽管灭火装置可以将外部的明火熄灭。
但是内部还有在燃烧，当重燃条件达到时，将又会复燃，如果预燃时间足够长的话，甚至还可能发生爆炸等危险事故。为此根据相关规定和实际运行情况，将七氟丙烷实际喷射时间设置为8s是较为合理的。
空调装置
锂电池的充放电时，是持续向外界散发热量的过程，而环境温度对锂电池性会产生明显的变化，锂电池的-40℃~60℃的温度特性如图2所示。
由图2可知，随着温度降低锂电池的容量衰减加快，而高温对锂电池的容量变化作用不是很大，而且高温环境下，电池仓内的电气设备以及蓄电池都会增大其火灾隐患的概率，为此储能电站电池仓的最佳温度为25℃，在该温度下，电池的容量和安全性是最佳的。
联动装置
锂电池储能系统通常需要运维人员日常巡查，为了防止因为运维人员误操作或者发生突发事故情况导致人员伤亡，在电池仓内需设置消防门和排风系统以及安置在外部的紧急停机按钮，并与消防报警系统、自动灭火装置和消防门、通风口等其他消防设备形成多级安全联动装置，其运行策略见表1。
电气设计
对于电气设备中可能会产生的高电压、大电流等问题，在高压侧电路安装防雷防浪涌、通信防雷防浪涌设备以及相应的避雷器。在设计时合理的利用原有建筑的防雷接地设施、整体降低高电压、大电流的风险。
在储能系统布置设计时候，需要考虑运维日常巡检方便和突发事故的情况，在移动式储能设备区域出入口应不少于2个。安置于地表上的储能系统周边需预留宽度至少3.5m的消防车道，安置于地下室的储能系统需预留宽度至少1.5m的逃生通道，并在周边设有相应的消防设施。
为了保证锂电池储能系统的消防供电稳定性，消防设备所用的电必须单独从市电接过来，且电缆采用耐火电缆，消防报警装置、联动控制等消防设备用电均均由该单独的配电系统供电。
结语随着锂电池技术不断完善，其相应的储能系统也将大规模应用起来，如何确保锂电池储能系统的安全是影响发展的第一等要素。该文结合自身建设经验和行业内相关标准规范，对锂电池储能系统安全方面进行了探讨，共同推进储能行业的安全发展。
