随着全球储能装机量突破200GW,锂电池热失控风险已成为行业“达摩克利斯之剑”。其隐蔽性(内部产气/微温升)与爆发性(爆燃/复燃)的极端矛盾,使得提前30分钟预警成为构筑安全防线的核心突破口。构建一套高效、可靠的消防预警及灭火系统,成为保障储能设施安全稳定运行的“生命线”和“最后防线”。本文将解析如何针对锂电池热失控的独特规律进行设计,筑牢安全屏障。
1、风险之源:锂电池热失控的演变过程
理解热失控是构建有效防护的前提。当锂离子电池发生热失控时,会经历一系列复杂反应,通常可分为三个关键阶段,每个阶段具有不同的内部反应状态和外部可观测现象:
基于以上热失控特征,在实验室中通过阻抗测量装置、热电偶、感温光纤、应变片、气体传感器、压力变送器以及声音、图像、热成像等采集设备对电池热失控全过程多物理参量进行采样分析,基于大量数据集统计分析,研究出了具有不同特点的数据回归预测模型和预测预警样机。
2、风险感知:捕捉热失控的早期信号
深入理解锂离子电池热失控的三阶段演化特征(产气、温升、起火/爆炸),是发展有效早期预警系统的关键。不同探测技术依据其原理,在响应速度、灵敏度、抗干扰性、适用场景及可靠性方面存在显著差异。下表对几种核心技术在电池热失控监测中的应用特性进行了系统对比:
针对不同阶段主导的异常物理量变化(如特征气体释放、温度骤升、烟雾生成、火焰出现、内部压力与形变等),多种高灵敏度探测技术应运而生。在此基础上技术的融合应用,为热失控的早期识别、精准预警及及时干预赢得了至关重要的时间窗口。
3、风险应对:灭火剂的选择与效能
当探测到热失控信号或火情发生,快速、有效的灭火干预至关重要。对于锂电池储能电站,理想的灭火剂需满足多重严苛要求,在满足灭火性能、安全性、环保等条件下,同步还要考虑电池热失控的降温需求和热抑制以及储能产品的经济适用性。当前可用的灭火剂性能对比如下:
受限于灭火剂多重性能要求和储能市场的变化,当前主流使用的为全氟己酮灭火剂,在满足灭火抑制的同时达到降温防止扩散的效果。
4、系统集成:储能消防的多维设计策略
面对锂电池热失控的复杂性和储能应用场景的多样性,单一探测或灭火手段难以应对。大规模应用的储能消防系统需要综合考虑经济性、精准度、可靠性、环境适应性、使用年限、安装形式等多维度因素。因此,奇点能源的多维复合设计理念成为必然选择:
1)多级复合探测:
PACK和舱内多层级的监测,可以精准捕捉电池热失控初期信号和舱内电气火灾等风险。
2)分级联动灭火:
多层级多介质协同灭火:根据具体场景和风险等级,灵活选配全氟己酮、水喷淋、气溶胶等多种灭火介质,形成互补。
3)本体防火设计
系统设计采用“被动防护+主动抑制” 的防火设计架构,通过以下核心措施实现系统级安全保障:
柜体设计采用防火板材,满足耐火认证要求
每个电池仓顶部设置泄爆装置,确保热失控气体定向释放至室外
防爆型排风系统,防止可燃气体聚集
每个能量块单元形成独立防火舱室,单元间采用防火隔板+阻燃线缆套管,物理隔离火灾蔓延路径
结语:技术精度与生命责任的共振
选择可靠的消防方案,是对万千家庭光明与安全的郑重托付;构建智能预警与分级防护体系,是为蓬勃发展的绿色能源筑牢生命防线;持续探索新型灭火介质与探测技术,是以科技创新之力,履行守护时代能源转型安全的应尽之责。