中国储能网讯：Andrew Draper与能源顾问 Jim McDowall 谈论了如何应对储能中的火灾风险以及美国标准 NFPA 855。该标准管理固定式储能系统的安装，目前正在审查中，预计 2026 年更新。目前正在努力使其得到更广泛、更迅速的采用。
McDowall说，扑灭火灾不一定是处理储能系统 (ESS) 火灾的最佳方法。让火以可控的方式燃烧殆尽是许多人支持的方法。而设计储能系统以阻止火灾发生正是美国国家消防协会 (NFPA) 855 标准的目的所在。
《固定式储能系统安装标准》于 2020 年首次出台，目前正在努力将其采纳为事实上的标准。NFPA 指出，该标准提供了减轻与 ESS 相关的危害的最低要求。它定义了固定式 ESS 的设计、建造、安装、调试、运行、维护和退役。
McDowall 是一名电池储能顾问，拥有数十年的行业经验（包括在 Saft 工作 45 年），也是 NFPA 三个工作组的成员：灭火、爆炸和有毒排放。
他告诉BEST杂志，如果一个州在 2020 年之前采用了 NFPA 或国际规范委员会 (ICC) 制定的示范消防规范（一些州仍在遵循 2012 年的消防规范），那么州一级就不会对储能做出任何规定，除非该规范以任何方式进行了更新。这些规范会定期更新，以反映技术、设计等方面的进步。
他说，美国在法规方面比大多数其他国家都领先。他补充说，ICC 的国际消防法规与 NFPA 855 有某种程度上的协调内容，尽管并不完全相同。它包含保护生命和财产免受火灾和爆炸危害的规定。其中包括一般预防措施、应急计划和准备、消防通道和供水、自动喷水灭火系统、火灾报警系统、特殊危险以及危险材料的储存和使用。
“因此，您有这些不同的要求，有时会出现 “陷阱”，即国际消防规范中有些内容与 855 不一致。因此，事实上，在 2027 年国际消防规范中，他们将做与 NFPA1 相同的事情，只是有指向 855 的那些高水平要求” McDowall 。
直接进入州立法机构
McDowall 担任美国清洁能源协会顾问，该协会正在进一步推进这一工作。“他们正在解决采用示范规范的延迟问题，这反过来又延迟了 NFPA 855 的采用。他们直接向州立法机构提出“你们应该采用最新版本的 NFPA 855，并且只说储能设施应遵守该标准”。有时在更简化的许可方面会有一些交换条件，”他说。他补充说，这将避免司法管辖区更新消防法规所需的数年时间。
加州储能系统容量接近10GW
今年 2 月，加州能源委员会和加州公共事业委员会举办了一个研讨会，研究大型锂离子储能系统在开发、许可、建设或运营中的安全问题。
尽管纽约和加州发生了火灾，但能源委员会主席David Hochschild 表示，该州的储能系统一直运行良好且可靠。他告诉标普全球，该州即将达到 10GW 的储能容量。
加州能源委员会能源评估部门副主任 David Erne 表示，加州的电池储能容量是其他任何州的两倍。标普全球在 11 月 14 日的简报中称，加州独立系统运营商的电池存储容量为 7GW，占美国总容量的 47%。
公众对储能系统安全性的担忧
随着储能系统持续呈指数级增长，人们担心火灾风险也会迅速蔓延。公众看到越来越多的锂离子电池火灾报告（包括涉及储能系统的火灾），并对此感到担忧。
美国加利福尼亚州帕洛阿尔托的电力研究所 (EPRI) 维护着一个有关 BESS 故障的数据库，即 BESS 故障事件数据库。在去年 11 月发表的一篇论文（新闻中的锂离子电池起火事件）中，该机构表示，由于安全改进，电网级 BESS 的故障率有所下降，而这在一定程度上得益于监管的加强。
“在过去四年中，尽管全球电池部署量增长了 20 倍，但平均每年发生 10 起此类故障事件，”报告称。电网规模的储能系统受 NFPA 855 和 UL 9540 等一系列规范和标准的约束。报告指出，这些规范和标准规定了电池储能系统的间隙和分离距离、灭火和通风或爆炸控制，以及其他旨在降低风险的要求。从故障中吸取的教训已被纳入较新的电池储能系统部署中。
McDowall 表示，从长远来看，随着电池储能系统的安装越来越普遍，事故也会越来越多，尽管这种事故很少发生。“但安全事故的发生率与部署的千兆瓦时电量的百分比正在下降。如果以火灾数量与部署的千兆瓦时电量的比率来衡量，事故率正在大幅下降。”
密歇根州采用 NFPA 855
去年 11 月，密歇根州通过了关于可再生能源的第 233 号法案，该法案明确规定新的储能设施必须符合 NFPA 855。该法案于 11 月生效，规定储能系统必须：
距离有人居住的建筑物和住宅 300 英尺
距离公共道路和共用财产 50 英尺
低于 55 分贝（使用美国国家标准研究所设计的 A 加权标度）
使用适合黑暗天空的照明
自证书颁发之日起五年内不得建造，否则失效。
McDowall 表示，美国清洁能源协会正在处理采用示范规范的延迟问题，这又延迟了 NFPA 855 的采用。“他们直接向州立法机构表示‘你们应该采用最新版本的 NFPA 855，并且规定储能设施应遵守该标准’。”
有毒的焖菜
NFPA 的一个工作组研究有毒气体。McDowall 指出了其中的矛盾。“如果你看看 DNV GL 等公司所做的测试，你会发现，当你进行高度仪器化的实验室测试时，会发现氟化氢、氰化氢、氯化氢等有毒气体的混合排放，所有这些都是由锂离子电池燃烧产生的。
“但每当发生火灾时，国家环境保护组织……都会赶到，并在设施周围进行空气采样，而且他们从未发现过危险水平的污染物，”他说。
其中许多被火的热量消耗掉，而且它们也迅速散开。他说，集装箱之间有足够的隔热层和间隔可防止火势蔓延，因此，除非火势靠近建筑物等，否则最好采取“任其燃烧”的方法。
任其燃烧
McDowall 指出，这种方法在某些事件中是可行的。“在亚利桑那州Surprise的事件中，灭火措施奏效了，扑灭了火势，但并没有阻止电芯间的传播。因此，所有这些可燃气体都在不断排出，它们积聚在可燃上限之上。所以它们无法燃烧。浓度太高了，”他说。
这种情况持续了好几个小时，直到消防员经过深思熟虑后打开门，让氧气进入。据信火花引起了爆炸，两名消防员被炸到 75 英尺外的栅栏上，伤势相当严重。几名消防员和一名警察被送往医院。
2019 年 4 月，亚利桑那州公共服务公司运营的McMicken发电厂发生火灾及随后的爆炸。
McDowall 说，2023 版 NFPA 855 允许通过紧急通风或爆燃通风来预防爆炸。“这意味着你允许爆炸发生，并确保爆炸从集装箱顶部传出，而不是从侧面传出，可能站在附近的消防员会受到伤害。”
“爆燃排气 deflagration venting的问题在于，如果电芯排气量足够大而没有火焰，同样的事情也可能发生，这些可燃气体可能会超过可燃上限。这样就不会发生爆炸。”
防爆
他说，这意味着根本没有任何防爆措施。2026 年标准更新的初稿可能会有所改动，其中删除了爆燃通风设施，取而代之的是防爆措施和风扇安全供电。
“ 如果你使用除洒水器以外的任何灭火方式，比如清洁剂或喷雾剂，你只需将其从集装箱中排出，就完全没有用了” 他说。“ 事实上，里面有一些文字说，通风必须优先于除洒水器以外的任何灭火方式。” 而洒水器只有在你可以将水直接喷向热失控的电芯时才有效，而这通常是不可能的。
灭火的另一个缺点是能量滞留。火被扑灭但未完全燃烧，可能会重新燃起。“ 所以，如果你让火燃烧殆尽，好吧，最后留下的是这些令人讨厌的垃圾，但没有任何有毒物质流出，没有任何滞留能量，也没有任何复燃的可能性，” McDowall 说。
“坦白说，我认为 NFPA 855 应该在全世界范围内采用。你知道，它的要求不受地域限制，而且它代表了目前最好的安全实践。” McDowall 表示，这反过来可能会导致对 UL 9540A 测试方法进行修订，该方法显示了如何进行测试以确保符合 NFPA 855。
NFPA 855 更新
NFPA 正在就其对 NFPA 855 的拟议修改进行公众咨询。该咨询将于 5 月 30 日结束。其他拟议的变更包括确保一个储能单元的完全燃烧不会导致相邻单元发生火灾或热失控。
Wärtsilä ES&O 产品经理 Chris Groves 证实，该公司在电池储能系统方面遵循行业指导的“任其燃烧”方法。“一般来说，只有在附近暴露存在直接风险时才应使用抑制措施。如果要使用水，则应制定消防水缓解计划，” 他说。
