多种传感器在储能消防系统锂电池火灾探测报警器中的应用
随着新能源技术的突飞猛进，储能消防锂电池在众多领域中大放异彩。然而，锂电池的独特性质却为其发展带来了一个难题：锂电池热失控问题。为了确保锂电池的安全使用，热失控检测预警装置的研发和应用已刻不容缓。
在全球范围内，电池储能已成为发展新能源的不可或缺的技术支柱。为了满足调峰调频和新能源消纳等需求，电力储能项目装机规模庞大，而其中90%以上都选择了锂电池储能系统。据某新能源财经预测，到2030年，国内外储能市场将增长至358GWh，年均增长率将超过37%。然而，如何应对频繁发生的消防火灾事故，已成为保障行业健康发展的重中之重。
这就像是一场无形的挑战，悬在储能锂电池行业的头顶。而热失控检测预警装置，就像是守护者，默默地守护着安全。它不仅仅是技术问题，更是对人类生命财产的守护。在新能源的浪潮中，我们不能忽视任何一环，因为每一个细节都关乎着全人类共同的未来。
电化学储能舱消防技术方案是防范电化学储能舱火灾的关键，主要涵盖电池热失控探测和火灾灭火（抑制）两大方面。此方案的核心在于构建一套完备的热失控探测报警系统，以确保在火灾初起时即能迅速响应，从而有效遏制火灾的蔓延。
每个储能舱都被视为一个独立的防护单元，为其配置了一套区域热失控探测报警系统。这套系统具备超前的预警能力，能够在电池模块热失控初期即探测到相关信号。这种早期预警机制大大增加了应对火灾的宝贵时间，使灭火工作能够提前展开，从而将火灾遏制在萌芽状态。
热失控探测报警系统的构成如下：
储能电站火灾报警控制装置（火灾报警控制器） ：是电化学储能舱灭火系统的数据处理中心和通信中心，具有探测器信号处理、控制灭火装置启动、联动报警、BMS 联动通信等功能。 安装位置：在储能舱内部墙上合适位置壁挂安装。复合火灾探测器 ：采用高灵敏度传感器，可以在火灾发生前探测到储能舱内的温度、一氧化碳、光电烟雾，VOC和氢气信号，发现异常，主动上报。安装位置：均匀安装在储能舱顶部，以CAN总线通讯方式连接至舱内的火灾报警控制器。紧急启停按钮： 具有现场紧急启动或停止现场设备的功能，同时也能够方便的实现在现场将气体灭火系统的控制模式由自动控制转换为手动控制。 安装位置：储能舱外部舱门处。逻辑拓展模块： 以CAN总线通信的方式对外拓展火灾报警控制器的输入与输出，可执行报警控制器的命令对外输入/输出信号。安装位置：靠近控制/反馈设备附近安装。放气指示灯： 安装在储能舱外部疏散通道处（舱门上方），当全氟己酮灭火剂释放后，火灾报警控制器将启动放气指示灯发出灯光指示，提醒人员注意并采取相应措施。声光报警器： 安装在储能舱外部疏散通道处（舱门上方），当火灾报警控制器接收到探测器传递的火灾信号时，联动打开声光报警器。通信线缆： 用于连接各设备和控制器之间的通信线路。这套热失控探测报警系统设计精良，操作简便，能够为电化学储能舱提供全面、高效的火灾防护，是保障储能电站安全运行的重要基石。
储能电站用复合火灾探测器中传感器的应用
电化学储能电站用火灾探测装置采用高度集成的方式将氢气、一氧化碳、VOC气体、感烟、温度等测量参数集于一身，对储能电池热失控特征量进行监测与分析。探测装置采用小型化设计，可安装于储能集装箱顶部、电池架顶部或外部以及电池箱内部。锂电池用复合探测器能够探测热失控早期信号，并做出相应逻辑判断。当火灾信号达到设定阈值时，联动启动全氟己酮灭火装置。全氟己酮灭火剂通过管网和喷头迅速作用于失控电芯，将火灾扑灭至萌芽阶段。
采用高灵敏度传感器，可以在火灾发生前探测到电池箱内的CO、氢气H2、VOC、光电烟雾和温度。工采网提供进口的CO传感器TGS5141，氢气传感器TGS2616,VOC传感器TGS2602,离子烟雾传感器 NIS-09C和温湿度传感器HTW-211, 监测防护区内CO气体浓度、氢气浓度、VOC浓度、烟雾浓度和电池表面温度的变化，智能判断锂电池是否发生热失控。
韩国一电池厂着火致23人窒息死亡，锂电池着火后该如何自救？
当地时间6月24日10时30分（北京时间6月24日9时30分）左右，韩国京畿道华城市一锂电池厂发生火灾，目前已致23人（包括17名中国公民）死亡，8人受伤。初步调查结果显示，遇难人员全部死于窒息。
据韩联社报道，事发后，消防部门派出159名消防员和63台设备。由于锂电池火灾难以用常规方式完全扑灭，且现场火势较大，灭火工作并不顺利。先遣人员抵达现场时，工厂内部的电池仍在爆炸，火势快速蔓延。当地时间24日15时10分左右，火势才基本得到控制。
锂电池火灾有何特点？为何灭火难度大？一旦起火该如何自救？6月26日，新京报记者就此咨询北京市丰台区消防救援支队战训科科员苗海青。他表示，由于锂电池燃烧后会产生有毒气体且不易被扑灭，一旦电池企业起火，员工应第一时间逃生，如果是家里的锂电池着火，可将其扔进水桶或丢到室外，并立即逃生。
6月25日，京畿道起火电池厂搜救现场。 图源：韩联社
锂电池火灾易致人中毒窒息，常见灭火器难以完全扑灭
据了解，锂电池具有能量密度高、功率密度高、自放电小和寿命长等优点，在电动自行车、电动汽车、电子消费品和储能等领域被广泛使用。但是，它的风险也不可小觑。
据苗海青介绍，从原理上看，锂电池起火的原因主要是过充或短路等导致的热失控。此外，锂电池受到撞击、长期涉水或因其他原因造成的机械损坏，都有可能导致供电系统出现故障或者发生短路，从而引发火灾。锂电池火灾具有事故突发性强，火势蔓延迅速，燃烧温度高，灭火技术要求高等特点。当电池热失控时，会释放出大量易燃可燃气体，导致燃烧速度极快，并伴随爆炸。
上海消防研究所试验数据表明，锂电池燃烧时，火焰喷射的最远距离达五米，火焰最高温度可达916℃，远高于常规汽油400℃的燃烧温度。
苗海青解释，锂电池燃烧爆炸时，含钴的正极材料会受热分解，产生有毒的含钴氧化物，负极材料受热会产生一氧化碳等有毒物质，电解质等材料在高温下会产生大量的烯烃、烷烃、醚等化合物，具有不同程度的毒性，会导致被困人员中毒窒息。
此前，北京消防部门曾和某汽车公司联合开展锂电池灭火试验。试验人员将多块锂电池电芯捆绑，使用电加热片加热其中一块电芯，电芯热失控后，外壳鼓包破裂，立即起火，相邻的电芯接连起火。试验人员使用多种灭火器灭火，效果均不理想，泡沫灭火剂、水基底灭火器、二氧化碳灭火器可以在短时间内扑灭明火，但无法阻止其复燃。
苗海青解释，锂电池中的一些成分在高温下会生成氧化物，即使在缺氧环境下也能继续燃烧，通过窒息来灭火无济于事，而且电芯外部被外壳包裹，灭火剂一般很难作用于电芯内部。如果家中锂电池起火，常用的干粉灭火器只能扑灭周边火焰，无法有效阻止锂电池热失控，明火被短暂扑灭后仍会继续燃烧。
锂电池灭火试验中，起火的锂电池。 图源：丰台区消防救援支队
锂电池企业发生火灾后，人员应第一时间逃生
新京报记者查看此次京畿道电池厂火灾事故监控录像发现，锂电池冒烟并燃烧时，有工人尝试用灭火器灭火，但未能扑灭，白色浓烟迅速蔓延至整个工作间。工作间内，大量电池堆放在一起，旁边还有纸箱等可燃物。起火后，这些电池发生了三次爆炸。
苗海青提到，锂电池生产、储存企业应当按照消防规定，安装烟感报警器、消防喷淋系统、墙壁消火栓、排烟系统、防火卷帘等等，也应当对员工进行消防培训、组织消防演练。因锂电池火灾不易扑灭，发生火灾后，人员应当第一时间从安全通道逃生。
除此之外，条件允许的情况下，企业的消防自防自救力量应对初期火灾进行扑救，防止火势进一步扩大。按照各地消防规定，重点企事业单位会建立微型消防站，以及时扑救初期火灾，也会配备一定数量的灭火器、水枪、水带等灭火器材，外线电话、手持对讲机等通讯设备，以及消防头盔、消防防护服、防护靴等装备。
“如果穿上消防防护服，戴上面罩，就能有效防止自防自救力量在扑救锂电池火灾时吸入有毒气体。但自防自救力量适合扑救初期火灾，如果火情迅速扩大，并发生爆炸，自防自救力量易受伤，应尽早撤离起火现场。”苗海青说。
一旦家中锂电池着火，可丢入水桶或喷淋大量水
而在生活中，电动自行车、电动汽车起火是更常见的锂电池火灾。
苗海青表示，对消防救援人员来说，电动自行车和电动汽车火灾具有火势大、烟雾大、易爆炸的风险。
新京报记者查询发现，2024年2月22日下午，北京市通州区一高层住宅内曾发生一起电动自行车锂电池火灾。监控显示，电池充电后不一会儿就冒出了白烟，车主把电池移动到楼道走廊后不到十秒钟，电池起火，之后发生数次剧烈爆炸，火光四射，浓烟很快充满整个走廊。消防救援人员迅速前往现场处置，所幸没有造成人员伤亡。
“如果是停在室外车棚里的电动自行车起火，可能会导致周边多辆电动自行车起火，并引燃车棚附近的可燃物。消防员会用大量水喷淋在起火点，使其降温，从而停止燃烧。”苗海青指出，居民不应将电动自行车电池等大容量锂电池带入室内。
苗海青还提到，如果电动汽车在驾驶时起火，车主应当立即将车停在安全的地方，关闭汽车电源，远离汽车，拨打119报警。
此外，苗海青建议，居民应当购买正规合格的锂电池产品，充满电后要及时断开电源，避免长时间连续充电，使用时也不要挤压和摔击。储存锂电池的场所，应当避免潮湿、高温，保持通风，远离易燃可燃物，并尽量不要把锂电池堆放在一起，避免多块电池连续爆炸起火。
一旦家中的锂电池着火，应立刻断开外接电源。条件允许的情况下，应将锂电池丢入水桶，或向其喷淋大量水，使其温度降低，从而停止燃烧。如果不具备以上条件，应将锂电池丢到室外，避免因吸入其产生的有毒气体而窒息，并迅速逃生，拨打119求助。
2024年2月22日下午，北京市通州区高层建筑内锂电池起火爆炸现场。 图源：通州区消防救援支队
新京报记者 彭镜陶
编辑 彭冲 校对 张彦君
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