＊张 涛

（格尔木市消防救援支队 青海 816000）

1.电化学储能电站概况

2020年9月第七十五届联合国大会一般性辩论上，中国提出了“碳达峰”和“碳中和”目标，风电、光电等可再生能源与清洁能源在国家能源战略体系中所占的比重和结构正在逐步上升，并且预计在2040年左右装机容量将全面超越火电，成为国内最大的两种发电形式。

但受气象条件影响，相比燃烧煤炭、石油、天然气的火电厂，风能和太阳能发电厂存在间歇性和波动性两个问题，为此提出了分布式能源网的解决方案。而储能电站则作为解决电力供需时差以及平滑风光等新能源的输出功率，是必不可少的重要一环。目前依据技术的不同，主流储能电站可分为四类：抽水储能、熔融盐储能、飞轮储能以及电化学储能。根据中国储能网讯公开信息，截至2020年底，我国已经投入运储能项目总装机规模在35.6GW，约占全球市场的18.6%，同比增长为9.8%。其中，抽水蓄能的总装机规模是最大的，约为31.79GW，同比增长为4.9%；电化学储能的总装机规模位列全球第二，为3269.2MW，同比增长为91.2%。抽水储能和熔融盐储能目前主要应用在水电站和光热电站中，飞轮储能则逐步在舰艇和轨道载具上进行探索，都有着地理条件或者单位储能效率相对较低的限制，所以电化学储能是目前应用最广泛、前景最明朗的形式。

2.电化学储能电站事故及原因

虽然电化学储能拥有着明显的优势和发展速度，但近年来此类事故时有发生。据统计，在2011年—2022年1月份间全球各地共计发生37起爆炸事故及电化学储能电站火灾，其中，1起在日本、6起在美国、1起在比利时、24起在韩国、4起在中国。

同时根据国家应急管理部消防救援局发布的数据，采取和电化学储能电站相似技术的电动汽车，在2022年第一季度，国内接报的新能源汽车火灾共计640起，相比上年同期上升了32%。目前电化学储能技术的应用正处于探索阶段，处于“澡盆曲线”的“早期失效期”，事故风险相对应的也较为突出。

图1 电化学储能电站发展“澡盆曲线”

(1)典型事故案例

2017年3月7日，山西某火力发电厂的储能系统中辅助机组的AGC调频项目突发火灾，这次火灾总共烧毁一个单位的三元锂离子电池储能、416个储能锂电池包、26个电池管理系统包以及其他相关设施若干。同年12月22日该电厂9MW调频项目2号储能集装箱柜发生火灾，并伴有爆炸次生灾害，山西省公安消防总队（现山西省消防救援总队）已向全省发出通报（晋公消办〔2017〕382号）。2018年8月3日，江苏扬中某用户侧磷酸铁锂储能电站发生火灾，一个储能集装箱整体烧毁。

而国内目前影响最大的是，2021年4月16日，北京国轩福威斯光储充技术有限公司大红门光储充电站发生火灾，并出现无预兆爆炸，造成2名消防救援人员牺牲，1名消防救援人员受伤，同时电站1人失联。针对这一问题国内多部门自2018年起，先后下发多次行业规范政策和整改方案。

表1 近年国内储能消防行业相关政策

国外最典型的案例则是，2019年4月19日，美国亚利桑那州APS公司下属McMicken变电站的2MW/2.47MWh锂电储能系统发生着火爆炸事故，造成4名消防人员受伤，不仅在全球范围内引起了高度重视也第一时间发布了调查结果，美国消防救援部门也印发了标准处置程序。

(2)事故原因

电化学储能设备利用氧化还原机理在单位空间内存储能量密度极高，虽然国内外不断出台相关标准进行安装、运行流程的规范，但由于其本身特性，易导致电池内部热量积聚，一旦超过临界点即会产生电池热失控。并且热失控传播迅速，会在电池模块、电池柜、乃至储能电池舱间传播，电池燃烧时释放的可燃气体将进一步延长燃烧时间，增加扑灭难度，甚至造成爆炸，最终导致严重的经济和人员损伤，目前主流观点认为引起热失控主要有内部和外部两种原因：

①电池本体的内部因素。主要有两种情况：一是由于隔膜表面导电粉尘、正负极错位、极片毛刺和电解液分布不均等生产工艺造成的影响；二是材料中金属杂质等电池材料造成的影响。

②运维过程的外部因素。主要有三种情况：一是由于电池一致性差造成的温场不均匀；二是由于长时间使用负极表面析锂、低温充电、大电流充电、负极性能衰减过快或震动、跌落、碰撞等造成的短路；三是由于大电流充电导致的局部过充或极片涂层、电液分布不均引起的局部过充，以及正极性能衰减过快等造成的过充。

(3)灾害特点

储能电站作为新兴产业，灭火救援相关经验也较为缺乏，实战中造成人员伤亡和火势难以控制的原因是多种方面的，主要有以下几个方面的特点：一是事故突发性强，火势蔓延迅速，持续时间长；二是事故潜在危险性大，极易释放一氧化碳、二氧化碳、氢气、烷烯烃等有毒气体，伴随较高爆炸的危险；三是火灾扑救技术要求高，国内消防救援队伍普遍没有扑救此类火灾的经验，由于电池具备持续放电特性，明火熄灭后复燃风险大，对持续冷却降温有较高的要求，同时也易引发次生灾害；四是处置难度较大,由于电池组存放在箱壁厚度为110mm的集装箱内无法展开内攻,燃烧初期扑救处置方法不多。

3.新能源灭火救援作战编成

为应对电化学储能电站灾害事故特点，实施针对性力量部署和专业化救援工作，消防救援局近年来针对化工灾害事故作战提出的指导意见具有较强的参考价值，该指导意见结合了全国大部分应急救援队伍的作战实力，对作战力量的基本构成划分较为合理，因此可以参照该指导意见，建设有针对性的专业灭火救援编队，针对电化学储能电站以及配套的电池金属生产厂房、光伏光热发电装置等上下游产业，实现全方位、全覆盖的力量体系建设。

(1)作战单元

在新能源事故火灾处置中其最基本的作战力量，要能够形成独立的作战体系。由于多数新能源事故具有环境复杂、不确定性大等特殊情况，要依据消防站总人员编制和车辆数量，依托消防人员、车辆和装备构成各种作战单元，针对化学储能电站、发电机组、火灾不同类型事故，编制相应作战单元的组成要素和作战能力要求。

①通信指挥单元建议编配2车12人，由1辆卫星通信指挥车和1辆越野通信车组成。主要承担化工火灾事故处置途中和现场通信、调度指挥和研判会商等任务，根据事故规模选择出动车辆及人数。同时由于新能源发电机组多位于人烟稀少、信号羸弱的区域，所以除了常规通信设备外还要充分考虑“三断”情况，并充分利用双光无人机侦查优势，辅助灭火救援行动。

②防化侦检单元建议编配2车12人，由1辆防化洗消车和1辆水罐消防车组成。储能电池热失控过程中会产生大量的可燃性气体和易燃的电解液，易造成爆燃或爆炸，该单元主要负责前期侦检，要事先设立车辆、人员、装备阵地，实时了解泄露具体情况以便实施处置作业。

③举高喷射单元建议编配3车10人，由2辆大功率水罐（泡沫）车和1辆高喷消防车组成。单个高喷车作战单元灭火泡沫强度为≥80L/s。作战车辆数量和消防泵及臂端炮流量匹配依据：高喷消防车臂端炮流量在60～80L/s，且横向跨距较长，可以在远端实施冷却灭火，重点针对风力发电机、光热发电塔高位作业。

④灭火冷却单元建议编配3车14人，由2辆水罐（泡沫）车、1辆大功率水罐（泡沫）车组成。单个作战单元冷却强度为≥80L/s。作战车辆数量和消防泵流量匹配依据：泡沫车作战单元主战车泵流量应≥150L/s，目前国内主流配备的水罐（泡沫）车大多是中低功率，水泵流量大多为60～80L/s，可实施一拖二作战单元构成方式，保障主战车的供液不间断，才能形成最大作战能力。

⑤沙土灭火单元建议编配6车15人，由1辆装载机、1辆抛沙灭火车、1辆混凝土搅拌车、1辆混凝土喷浆车、2辆沙土装载车组成。其搭配是应对金属类火灾，依托地方施工单位，利用大型工程机械，采用混凝土、砂石土构建围堰和封锁墙，阻碍火势发展的处置作业。

⑥破拆单元建议编配2车8人，由1辆抢险救援车、1辆多功能抢险救援车组成。为应对金属火灾、化学储能电站火灾等中对厂房、机组箱外壳及其他情况进行切割、拖拽、破碎、抓取、剪切、起吊、破障等作业，辅助灭火救援行动。

⑦拖车炮单元建议编配3车12人，由1门拖车炮、2辆大功率（水罐）泡沫车组成。每个拖车炮灭火冷却强度为≥200L/s。当前，单个拖车炮的流量在200L/s左右，对于那些极端条件的高温热辐射火灾扑救中优势非常突出，但是因其流量较大，只有搭配大功率消防车、供液泵车和远程供水系统共同使用才能正常工作，并且发挥其作用。

⑧远程供水单元建议编配4车18人，由1辆供液泵车和1套远程供水系统（1辆泵浦车、2辆水带铺设车）组成。根据实际需求向作战单元进行供水或供泡沫液作业，保证不间断射流。

⑨干粉注氮单元建议编配1车6人，由1辆制氮干粉联用消防车组成。针对发电、带电设备、可燃气体、活泼金属等不适用于水和沙土进行扑救的火灾事故，进行精准救援。

同时设置战勤保障单元，根据任务需求配置相应车辆。

(2)作战编队

作战编队是假定以发生重特大新能源灾害事故或同时发生多起新能源灾害事故为对象，根据实际情况，对标建设的多种力量。

①储能电站灭火救援编成，包括1个单元通信指挥、3个单元冷却灭火、1个单元干粉注氮、1个单元破拆辅助、1个单元举高喷射、1个单元防化侦检、1个单元远程供水、1个单元拖车炮、1个单元战勤保障，共计33辆车约134人。

②储能电站灭火救援编成，包括1个单元通信指挥、1个单元冷却灭火、2个单元沙土灭火、1个单元防化侦检、1个单元破拆辅助、1个单元战勤保障（重点强化沙土保障），共计35辆车约90人。

③新能源汽车灭火救援编成，包括1个单元通信指挥、1个单元冷却灭火、1个单元沙土灭火（大型车辆事故），共计11辆车约41人。

④发电装置灭火救援编成，包括1个单元通信指挥、1个单元冷却灭火、1个单元防化侦检、1个单元远程供水、1个单元拖车炮、3个单元举高喷射、1个单元干粉注氮、1个单元破拆辅助、1个单元战勤保障，共计33辆车约126人。

4.结语

得益于丰富的光资源、风能、熔盐矿藏以及大片广袤的可利用土地，我国西北部城市正逐渐成长为新能源技术发展重要产地，而电化学储能技术是驳接各类新能源技术投入实际应用的重要渠道，按照国内外经验来看，电化学储能电站灾害事故发生的上升趋势已经难以避免。如果依据传统灭火救援战术战法，很明显是满足不了实际需求，那就需要多个部门协调作业，需要建立相应的机制，并且加强研究方案、创新实操方法、增强装备配置、固化打法，把分队作战效能最大发挥出来。并且对应急救援部门的现有装备作战能力进行全方位评估，突出高精尖灭火救援装备效能，优化现有装备结构，让救援队伍力量着重“练响应集结、练协同配合、练联合作战”实现从数量规模型向质量效能型转变，更好地应对可能发生的各类灾害事故。