中国储能网讯：6月19—20日，由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合江苏省电机工程学会、全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司等单位联合召开的“第三届全国电网侧暨用户侧储能技术应用高层研讨会”在苏州市太湖假日酒店举行。来自电网公司、设计院、系统集成商、电池生产企业、投融资机构等单位的280余位嘉宾出席了本次研讨会。

会议期间，中国电力科学研究院储能电池本体技术研究室主任杨凯分享了主题报告《电力储能中的安全问题及应对技术》，以下是演讲全文：

杨凯：我是来自中国电力科学研究院的杨凯，今天跟大家分享的题目是《电力储能中的安全问题及应对技术》。

今天主要从四个方面来跟大家分享，一个是目前的安全问题，再一个对于安全问题的原因进行简单的分析，根据安全问题的应对措施最后介绍一下中国电科院在这个方面做的一些工作。

除了抽水蓄能以外的化学储能当中，电化学储能占的比重比较多，电化学储能当中锂离子电池又占了绝对的比重。

随之而来的就是安全问题，从目前来讲我们国家2018年电网侧储能规模将近40万千瓦，大家现在报道比较多的是韩国的，从2017年到现在23起数目，前两天有一个事故分析报告也在网上热议。我们国家公开报告现在是三期。

看一下这几起事故，2017年3月7号山西的一起，火电厂做调频的储能项目。发生火灾以后整个一个集装箱发生爆炸燃烧，多少有点爆燃的情况。

12月22号这起也是整个集装箱烧毁，陕西省公安消防中队向全省发出通报，同时作出了对事故认定的分析报告。

再把目光推到韩国，韩国这两年运气不太好，2017年到现在是23起事故。这是截取了其中的一部分，这是我们在参加EESS的标准会上得到的信息，这个里面展示了从2018年8月份到2018年7月份的7起事故。这是当时他们分析的一些原因，其实从数据的最后一列我们可以看到它自己分析的原因，可能把有些归结到控制这种。同时我们也可以注意到，就在6月11号，韩国公布了23起储能电站的调查结果，他们认为原因是四点，这是根据韩语翻译过来的，主体意思是表达了。这个结果网上议论的也比较多，有的对他的真实性或者权威性有一些猜测，今天这个场合我们不去过多的解读他，我们只是觉得他把很多主体的责任放在了电池本体外围的范围。

这是刚才说的几起事故的现场照片。这起事故在网上传播非常广泛，也直接惊动了国网公司的高层。从2018年6月份以后，储能的安全被提到了非常高的层次。

这是几起事故现场的照片。

再回到国内，这是2018年8月份，江苏用户侧磷酸铁锂储能电站的火灾，这个跟前面不同的是这个电站是磷酸铁锂电池的，前面这些电站用的都是三元电池。

今年4月份在美国储能设备发生火灾，在救助过程中一些消防员受到了化学物质伤害、烫伤等等。

都是在预警缺失或者之后的情况电池本身发生的问题，或者是外围设备的问题，造成了电池的燃烧，同时缺乏有效的安全防护的措施。电池的初期火灾迅速蔓延，而且现有的消防措施也不是针对电池火灾而专门配置的，后面我们还会再提到。因此导致的结果就是电池的初期火灾无法得到有效抑制，最终演变为大规模的火灾，导致整个储能集装箱或者电站烧毁。

这个电池安全问题粗浅来源，这个简单易说，大家就知道对于储能来说主要就是这三个来源，电激源、热激源和机械激源。从电激源和热激源来说比较好理解，机械激源在储能上不多，电动汽车可能相对来讲多一些，在储能上面确实因素很少。

下面我们简单的分析一下安全问题的原因，这个图大家在很多场合都看到了，这个道理大家都知道，其实锂离子的风险主要就是由于电池内部放热的副反应发生连锁反应最终导致热量积累，导致热失控，造成电池的燃烧，爆炸。热失控这些问题造成的根源，从大的方面来讲分成两个部分，一个是电池生产环节的，电池先天带来的。另外一个就是应用环节当中的，比如说过充电或者低温充电这种，应用环节和生产环节带来的。之所以讲这个，在提电池安全方面的时候，往往发生比较多的是电池厂，他们会认为我的电池如何控制工艺，如何做的自动化，保证我这个电池的安全性非常好。直到现在很多电池厂说我这个电池不会着火，没有问题，安全性非常好。其实他们忽略了一个很重要的问题，就是电池在应用环节当中带来的安全问题是绝对不能忽视的，并不是说电池先天的安全性就能保证它在使用过程中不发生任何的问题。

对于电池安全问题的应对措施。对于电力储能来说，整体的安全性其实包括三个方面，第一个，材料和生产工艺，就是电池生产环节如何保证安全性。第二个，在应用环节。第三个，配套设施。

今天我们的重点，电池材料生产工艺我没有资格在这个地方讲，因为电池生产这个东西我们没有进行过很深入的研究，不能展开讲。配套设施目前来讲基本比较成型，现在对于电力储能来说重点的缺失是本体在应用环节当中技术的缺失，所以今天重点讲这个。

在这个环节当中我们认为重点就是三个技术，预警、防护和消防。讲几点关于锂离子电池安全的几点共识，基本上是我们跟业界的相关部门和专家在一起讨论以后，认为这几点共识还是很有说服力的。

第一个，磷酸铁锂电池理论上并不是绝对安全的，这个共识不是今天才有的，磷酸铁锂电池出来以后就有这样的声音出来，大家知道磷酸铁锂电池由于它的正极材料比三元电池好一些，所以它的安全性也比三元电池好一些，但是它的负极、电解液都没有改变，所以它不是一个绝对安全，而是相对安全的。

第二个，通过安全性检测的产品并不代表使用过程中不需要安全防护，这也是一种声音，认为我这个电池经过了权威部门的安全检测没有问题，接着就拿出报告来给你看说这个电池没有问题。但是包括这些已经发生安全事故的电站也好，包括技术一些领域的也好，这些电池在使用前都会通过安全性检测，你不通过安全性检测来投标应用的机会都没有，但是一样也会出现问题。安全性是一个几率的问题，安全性检测是一个抽检，不是全检，可能检到的不是一个带着安全隐患的电池。在储能当中电池体量是非常巨大的，几十万、上百万，这种体量的电池，你很难保证没有安全隐患的电池在里面。

现有的检测方法都是检测新电池的，电池的着火往往是使用过一段时间才会开始着火，所以现有的检测方法针对新电池的故障率可能会低一些。

第三个观点，电池的初期火灾一旦蔓延并形成大规模火灾，现有消防措施无法有效扑灭。对于初期火灾必须采用快速感知，定向精准灭火的策略，并采取措施长时间抑制电池复燃。另外消防设施应该在储能安装的同时同步配置，后期采用一些补救的措施，费时耗力，而且应用的效果也打折扣。

最后一点共识，可能前面讲的相对悲观，安全性问题是可治可防的。单纯的电池生产工艺控制是无法从根本上解决的，必须开发电池在应用环节当中的防护体系。这个防护体系刚才也提到了其实就是三个，预警、防护和消防，预警是第一步的，如果能形成有效的预警，提前足够长的时间给我们以处置的时间这种有效的预警。如果没有预警或者没有预警到电池就着起来了，那么第二步就是防护。目前对于国内的储能系统来说，预警不好说，防护和消防几乎是空白，尤其是防护，几乎没有。你就看国内已经建好的储能工程当中，防护几乎是空白。

如果没有防住，第三步就是电池起火蔓延开来，必须采取有效的灭火，如果不能在电池初期火灾的时候将火灾有效扑灭，剩下的就是整个烧光，没有什么别的选择了。

对于这三个技术的需求，我们认为是这样的，对于预警来说，主要就是要能够准确的判断电池异常的状态，同时要防止误判，对电池的热失控作出提前的预判，并且准确的知道它的位置在哪儿。

对于防护来说，首先要防止电池出现这种电滥用、热滥用的情况，如果一旦发生了，要能够有效的抑制故障电池失火或者热失控，对于旁边的被动电池的热冲击，同时由于电池可能会有一些爆燃的现象，所以要有一定的防止对模块物理冲击的功能。

第三个是消防，作为消防来说，我们认为有这么几个需求，第一，消防的灭火器要有非常良好的吸热特性和绝缘特性的电池火灾专用灭火器。稍微提一下，这一页的左下角列的这个，关于用水来灭火，今天不想在这个场合过多的对这个技术做评判，我们只能说我们认为水来灭电池的火是不合适的，具体原因不在这里详述了。我们国家电网公司有一个企业标准，这个企业标准是2018年1月1号颁布实施的，明确规定对于锂离子电池的是严禁水喷淋的方式来灭火的，我只是讲国家电网公司对水灭火这个事情的判断。

第二个需求，就是要有与电池特性相匹配的灭火技术。现在主要是磷酸铁锂电池和三元电池两种体系，特性不太一致，所以灭火策略相应要有所调整。

第三个要有比较好的灭火效果，快速的灭火，防止火灾发生蔓延，最后演变成大规模的火灾。

第四个，要长时间的抑制复燃，电池复燃是区别于其他物品的很突出的特点，而且它复燃的时间比我们想象的要长的多，所以要抑制复燃。还要减少对其他没有起火电池和电气设备的损害，另外要环保，没有二次污染。

讲一下目前常规的灭火技术，从灭火机制来讲，主要介绍七氟丙烷、1230和热气溶胶。七氟丙烷大家都很熟悉了，如果参观过储能电站的话，对这个再熟悉不过了，70%以上都是这种结构。七氟丙烷对于灭明火是有一定的作用，但是为什么我们讲它对灭锂离子电池的火灾有很大的局限性呢？我们来看2017年山西省对于火灾的调查和认定的报告，在它的右下角结论里面，提供了这么几个信息。第一，它设置的消防系统是符合要求的，9%的浓度。第二，火灾发生的时候消防正常启动了，第三个，火没有被扑灭，最后他的结论是，七氟丙烷对于此类火灾的灭火效能没有得到有效的验证。我们认为不能因为这个事儿把七氟丙烷一棒子打死，七氟丙烷灭火是有作用的，但是是由于目前集装箱的这种布置的方式，使它灭火的效果大打折扣，这是一个。

第二个，七氟丙烷确实对于抑制电池的复燃没有作用。我们要肯定它灭明火的作用。

1230这个也非常火，是3M公司的，现在国内几家企业都开始生产这种灭火器。我们认为它灭明火也是有作用的。但是它的沸点比较低，我们做过试验，1230在正常的空气当中40分钟全部挥发完毕，挥发完毕以后它抑制电池复燃的作用就很有限了。

介绍一下中国电科院在这方面做的工作。2012年到现在一直在做电池安全相关的工作，我们依托的是国家重点实验室，我们在整个过程当中做了很多关于电池燃烧、爆炸的试验，相对来讲从试验经费各方面比较充足，我们粗算一下大概烧过的电池将近一千万。

对于预警方面，实事求是讲我们在预警方面做的离实用化还有一定的距离。一个是电池的风险做一下评估，根据这个电池的火灾特性做一些风险的评估。另外提出一些从温度方面来进行预警。

这个方面我们做的工作简单说说，确实离实用化，我们觉得离有效预警的标准还有一定的距离。

第二是在防护方面。第一个是开发了一种防护材料，第二是根据防护和散热，关于电池热管理设计方面的，我们知道防护和热管理和散热是矛盾的，它一定会影响散热的，这两个怎么平衡这是我们做的一个工作。

这是我们开发的样机。这个样机我们做了一个试验，五并十二串三元电池，加了防护以后，把其中一个电池模块引燃，五个电池引燃三个，三个电池燃烧以后再把或灭掉，结果可以看到基本上就把它自己的模块烧毁了，周边的电池几乎不受影响。

最后是我们在灭火技术方面做的一些工作。我们在灭火技术研究的基础上开发了一套灭火装置，我们认为优势主要就是几个，第一个就是采用电池专用的气液复合灭火剂，能够根据不同的电池体系制订不同的灭火策略，同时具有自动判定自动启动的功能，能够在五秒内扑灭明火，并且24小时之内不复燃，而且这种复活剂很环保，对环境污染很小。

这是我们在现场做试验的一个图。目前这个装置已经通过国家消防装备质量监督检验中心的检测，有三个结论，灭火装置的自动响应时间为0.5秒。从接收释放信号到明火扑灭时间为3.5秒，复燃抑制剂喷射结束24小时内电池没有出现复燃。

针对这个灭火的装置我们开发了三种类型，主要是针对不同体量的储能，这是我们在杭州公司110kV江虹变储能电站使用的消防系统。

目前我们讲的消防都是针对电池的初期火灾的，到大规模火灾的时候，目前的消防是几乎没有作用的，所以必须要预留一些外部的消防技术的通道。

我的分享就是这样，谢谢大家。

（本文根据演讲录音整理，未经演讲人本人审核）