近日,美國紐約Chaumont村萊姆小鎮(zhèn)附近的光伏發(fā)電配備的儲能電站起火,這已經是2023年上半年,紐約發(fā)生的第三起儲能起火事件。2023年5月,紐約長島的東漢普頓儲能中心5MW/40MWh儲能系統(tǒng)起火,隨后在6月底,紐約奧蘭治縣沃里克鎮(zhèn)的四套儲能系統(tǒng)中的兩個發(fā)生火災。陸續(xù)發(fā)生的儲能電站起火事件,令當?shù)卣a生高度警惕、對儲能項目投資愈發(fā)謹慎,這不僅為紐約、也為我國的儲能行業(yè)敲響警鐘。
標準發(fā)布,為行業(yè)撥開云霧
中國科學技術大學教授孫金華曾公開表示,“當前儲能電站行業(yè)安全技術標準滯后于儲能產業(yè)的發(fā)展。”
有業(yè)內人士曾對北極星儲能網解釋,國外看待儲能安全問題的思考方式與國內存在很大差異,國外更多的是依賴于保險。即對投資者來說,一旦發(fā)生問題、其財產依然有保障。但中國國內情況則完全不同,各行各業(yè)都高度警惕各類安全風險、更不允許事故發(fā)生。
嚴格來說,我國的儲能標準制定是師從于美國。美國是全球范圍內最早提出儲能消防相關標準的國家。2019年8月,由美國國家消防協(xié)會(NFPA)制定的于儲能系統(tǒng)火災危險和安全建設的標準——《固定式儲能系統(tǒng)安裝標準NFPA 855》被批準為美國國家標準,并且其中還引入了被稱為國際最嚴苛的系統(tǒng)級安全認證——《儲能系統(tǒng)及設備安全標準UL9540》和《評價電池儲能系統(tǒng)中熱失控火焰?zhèn)鞑サ陌踩囼灧椒║L 9540A》,從項目設計到驗收都圍繞火災的防范和救援進行。
我國在電化學儲能電站安全配置國家標準不健全,尤其是在細節(jié)地方還不夠明確,直到2023年7月1日起正式實施的《電化學儲能電站安全規(guī)程》,才撥開云霧見青天。自2014年起,我國就陸續(xù)出臺了電化學儲能相關標準,對于儲能安全的規(guī)定,通常都是隱藏在對儲能電站其他裝置的要求中的,像《電化學儲能電站安全規(guī)程》這樣明確的要求是首次。
目前消防廠商通常以“幾級”防護來描寫自家產品,多數(shù)為三級防護,有的甚至到了四級防護,但是到底多少級防護才能實現(xiàn)真正的安全?
儲能電站與其他行業(yè)的滅火大不相同,其他行業(yè)滅火系統(tǒng)以煙感、溫度為主。而通過以往事故案例來看,儲能電池本體依然是儲能電站的主要風險源。儲能安全不是疊疊樂,不代表級數(shù)越多越安全,儲能行業(yè)需要更關注極早期探測,更早期觀測到熱失控,以避免火災發(fā)生。
在《電化學儲能電站安全規(guī)程》中不僅指出了“盡早探測、精準滅火”的大方向,同時還強調,電池艙應設置自動滅火系統(tǒng),鋰電池艙自動滅火系統(tǒng)的最小保護單元宜為電池模塊,每個電池模塊可單獨配置滅火介質噴頭或探火管。這也助推了pack級消防市場發(fā)展和技術進步。
Pack級消防迎來新機遇
Pack級消防,簡單來說就是每一個電池pack都有專門的消防來保證安全,主要目的是防止電池發(fā)生過熱、短路或其他故障導致的火災,在電氣火災的初始階段就能有效的監(jiān)測與抑制撲滅。這正符合新國標所指出的“盡早探測、精準滅火”。
自新國標發(fā)布以來,就有多家消防企業(yè)積極布局,青鳥消防在調研中表示,儲能消防市場有寬帶和窄帶,窄帶約30億元左右規(guī)模,寬帶則可能有百億元規(guī)模,這取決于儲能電站的具體配置。
煙臺創(chuàng)為新能源科技股份有限公司,針對電化學儲能安全問題,區(qū)別于傳統(tǒng)的消防率先提出儲能電站智慧消防概念。倡導“基于氣相分析的熱失控征兆集預警技術”“多傳感器冗合應用技術”“消防防火分區(qū)四級防護”和“消防系統(tǒng)和儲能電氣聯(lián)動策略”技術,可根據(jù)電池熱失控、電解液泄漏、電氣火災初期、電池熱蔓延等不同嚴重程度進行分級控制,實現(xiàn)多級預警,方便運維操作。
國安達股份有限公司,曾在投資者互動中回復,公司的儲能消防產品能夠做到PACK電芯級,以電池簇為防護單元,采用集中式氣體探測采樣分析,通過預設在每個PACK箱內的探測器,實時探測鋰電池內部化學成分的變化,由芯片對各種參數(shù)的變動情況進行分析計算,當該簇電池箱內部單體電池出現(xiàn)熱失控征兆時,即刻自動啟動該簇的分區(qū)控制閥,抑制介質通過連接在每箱電池的噴頭噴灑到電池箱內,對電池箱內的電芯進行有效的火災較早期抑制防控、快速惰化抑制,有效的降低鋰電池熱失控擴展及儲能柜爆炸的風險。
百年企業(yè)美國開利消防旗下?lián)碛斜姸嘞榔髽I(yè),比如海灣安全技術有限公司就是其中之一。開利消防擁有儲能電站一站式消防整體解決方案。氣體滅火控制器可根據(jù)客戶需要自由組網,通訊穩(wěn)定,管理便捷;多種探測產品組合可實現(xiàn)PACK級、 簇級和艙級多層立體探測,精準探測,可檢測CO以及H2的排出;電池包和電池艙配置滅火噴頭,可實現(xiàn)靶向滅火或雙重滅火;氣體滅火系統(tǒng)依托開利 UL 產品技術,可實現(xiàn)精準計算與控制,多次點噴,防復燃系統(tǒng)抗干擾性高,穩(wěn)定性高,誤報率低,故障率低,維護率低;可根據(jù)客戶需要自由聯(lián)動編程,既可與風機、斷路器等聯(lián)動,也可與 EMS、BMS 通訊,靈活高效。
青鳥消防股份有限公司聚焦于消防安全與物聯(lián)網領域,是儲能消防安全解決方案供應商。青鳥消防的集裝箱PACK級方案,微型探測器植入式靈活布置,對復雜情況適應性最強,電池模塊級精準定位探測、精準降溫滅火,早預警,早處置,盡可能防患未然,減小損失和影響。
安徽中科久安新能源有限公司為中國科學技術大學與安徽中科中渙智能裝備股份有限公司投資設立的高新技術企業(yè),依托中科大火災科學國家重點實驗室相關學科前沿技術,針對行業(yè)痛點,公司自主研發(fā)的“電化學儲能系統(tǒng)熱失控監(jiān)測預警及防護系統(tǒng)”,通過多參數(shù)耦合探測技術(溫度、煙霧、特征氣體、火焰等)與鋰離子電池熱失控預測模型的有機結合,實現(xiàn)對電池火災的精準判斷和多級預警。運用其獨特的點動噴射技術可實現(xiàn)對熱失控模組的快速撲救和長效抑制,該系統(tǒng)的站級消防控制主機,可實現(xiàn)對電化學儲能電站級火災的多級防護。
湖北及安盾消防科技有限公司,有針對儲能電池pack級防護系統(tǒng),根據(jù)電池模組尺寸和電芯容量,將及安盾脈沖氣溶較安裝于pack箱內部,采用線型感溫探測器快速探測火情,5S 內快速撲滅電池火。及安盾研究發(fā)現(xiàn)電池火從內往外滅火是最有效的滅火方法,可以令熱失控損失減至最低。
安徽成威消防科技有限公司,專注儲能PACK級消防安全解決方案。該方案按照新國標GB/T42288-2022規(guī)范要求,消防設計響應最小防護單元。電池模組內安裝復合探測器,一旦可燃氣體、煙霧、電解液或溫度達到閾值,復合探測器立即將信號傳輸至數(shù)據(jù)集中器,并打開對應的管道選擇閥。主機接收集中器的信號后,啟動抑制裝置及相關聯(lián)動,將全氟己酮滅火藥劑通過預設管網和開啟的閥門,噴射至熱失控的PACK包,且根據(jù)編程邏輯預設,連續(xù)多次噴射,持續(xù)降溫,有效抗復燃。當艙內CO及氫氣濃度上升,艙內感煙感溫和可燃氣體探測器向主機上傳告警信號,通過消防主機啟動艙內全淹沒氣體消防裝置,通艙抑制。艙內消防設計預留標準消防栓接口,鋪設水噴淋管道,進行全淹沒或浸沒供水,多維度防護。
浙江杭消消防設備有限公司首創(chuàng)“鋰離子電池熱失控模型”電池箱熱失控監(jiān)測及自動滅火技術。擁有的儲能PACK消防解決方案,可精準到pack級的探測和噴灑抑制;大瓶組,藥劑安全、持久抑制不復燃;采用復合探測器,多級報警復合判斷而實現(xiàn)早期預警、準確報警;適合風冷、液冷的集裝箱級儲能電站消防安全解決方案;可與BMS結合智能判斷和聯(lián)動;兼有艙級和電氣間探測報警。
中科運安(深圳)科技實業(yè)有限公司專注工業(yè)設備消防安全、預防火災,旗下?lián)碛袃δ芗b箱(40尺+液冷)解決方案(PACK級探測+滅火),全氟己酮霧化噴頭實現(xiàn)霧化顆粒≤200um,電化學極早期探測器可探測煙霧、溫度、甲烷、一氧化碳四合一探測,并聯(lián)動輸出控制。電化學自動消防系統(tǒng)可智能邏輯判斷聯(lián)動滅火,可編程靈活調控多次點噴點放,分區(qū)控制。
四川千頁科技的儲能柜液冷主動防護方案,每個儲能柜作為一個防護區(qū),設置兩級防護--包級防護與柜級防護;其中包級防護采用二合一復合探測器,放置于每個電池Pack內探測可燃氣體濃度及溫度,每個Pack上設置一刺破閥和包級噴頭,二合一復合探測器與柜式儲能非儲壓滅火裝置進行電氣連接,并轉發(fā)對應刺破閥的控制指令。另外,柜級防護采用被動式防護,通過非儲壓式全氟己酮滅火裝置與感溫磁發(fā)電組件組合使用,對儲能柜進行全淹沒防護,并反饋啟動信號給到柜式儲能非儲壓滅火裝置。
Pack級消防市場仍需冷靜
新國標的實施推動儲能消防標準進入PACK級滅火階段,這為儲能行業(yè)發(fā)展奠定了安全基礎。但是,pack級該如何去消防以及部分裝置的細節(jié)還沒有規(guī)定,這也導致各個廠商的產品質量參差不齊,行業(yè)上關于真假pack的討論也從未停止。
新國標在征求意見稿階段,為“最小保護單元應為電池模塊,每個電池模塊宜單獨配置探測器和滅火介質噴頭”的建議性表述,而在正式稿中變成了“鋰離子電池室/艙自動滅火系統(tǒng)的最小保護單元宜為電池模塊,每個電池模塊可單獨配置滅火介質噴頭或探火管”。正式稿的緩和處理,旨在避免因“強制性”帶來的粗制濫造、過度宣傳等問題。
Pack級消防的技術完善,仍然需要市場考驗。此外,進一步降低儲能系統(tǒng)起火風險也同時還有較大空間。在儲能系統(tǒng)火災中,降溫防止復燃也是控制或在非常關鍵的一點??梢钥闯?,不少pack級消防產品的最后一步,仍然在艙級使用水噴淋進行滅火降溫,但是在儲能火災中,靠這一方法達到持續(xù)控火降溫的作用還不理想。
儲能消防無法做到完美,而是整個行業(yè)都要為之努力去完善,為保障人民生命財產安全發(fā)揮更加重要的作用,從而助推儲能行業(yè)向前發(fā)展。
未來的儲能安全,更多的還是要靠數(shù)字化技術,更精準的監(jiān)測、更精準的定位、更精準的預警,再加上運維人員甚至消防人員的高效且有效處置,最終才能實現(xiàn)高枕無憂,保證儲能電站項目安全、保證儲能投資方的資產安全。
原標題:儲能新國標實施,Pack級消防發(fā)展駛入快車道