構建以新能源為主體的新型電力系統，是實現碳達峰、碳中和重要的舉措，儲能在新型電力系統中肩負重任。當前，中國新型儲能裝機規模飆升，磷酸鐵鋰電池成為電化學儲能主要的裝機容量，同時，預制艙式以其高度的集成化及便捷的安裝方式又成為磷酸鐵鋰電池儲能電站的主要產品形式。

 

鋰離子電池在過充過放、過熱、機械碰撞等內外部因素的作用下，容易引起電池隔膜崩潰、內部短路，從而導致熱失控的發生，這是鋰離子電池發生安全問題的本質原因。此外，鋰離子電池目前采用的電解液有機溶劑大多屬于易燃或可燃液體，這又增加了其發生火災的隱患。就目前傳統的安全消防措施而言，并不能有效抑制鋰離子電池的熱失控，從而導致初期火災迅速蔓延，進而演變為大規模火災。

 

2021年4月16日，北京市豐臺區南四環永外大紅門西馬廠甲14號院內儲能電站起火，在對電站南區進行處置過程中，電站北區在毫無征兆的情況下突發爆炸，導致2名消防員犧牲，1名消防員受傷，電站內1名員工失聯。磷酸鐵鋰電池儲能電站的安全引起各方的高度重視。

 

目前，對于儲能電站的設計主要遵循《電化學儲能電站設計規范》（GB 51048-2014 ）。同時在勘察設計過程中，對于電站的防火及布置設計，同時參照2018年版《建筑設計防火規范》（GB50016）與《火力發電廠與變電站防火設計規范》（GB50229-2006），在設計過程中，作為預制艙式（集裝箱式）的鋰離子電池儲能電站，規程規范的條文針對性不強，給設計人員造成了較大的困惑。

 

近期，針對預裝箱式磷酸鐵鋰電池儲能電站，中電聯主持編制并發布了《預制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站消防技術規范》（TCEC373-2020），仔細對條文進行了研讀并結合幾個儲能電站設計的經驗，談幾點作為設計人員需要關注的問題：

 

一、本規程適用的范圍

 

1、適用于預制艙式的磷酸鐵鋰電池儲能電站；

 

2、適用于系統容量10MWh及以上規模的儲能電站，小型儲能電站可參考；

 

二、本規程的優先級別

 

1、《預制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站消防技術規范》（TCEC373-2020）屬于團標，不屬于行業標準，也不是國標，且在本規程中明確提出，電站的設計要參考《電化學儲能電站設計規范》（GB 51048-2014 ）與《建筑設計防火規范》（GB50016），所以當本規程條文與國標的條文抵觸時，原則上應以國標規定為準，但國標的條文中，沒有對預制艙型式的電站形式作出明確的規定。所以，設計人員在設計時需要針對工程的特點與具體情況，從嚴的原則對照標準條款。

 

2、規程的優先級別是國標高于行業標準，行業標準高于團隊標準，團隊標準高于企業標準。

 

三、對電池及其系統的要求

 

1、本規范對“磷酸鐵鋰電池”、“電池管理系統”、“電池預制艙”的產品設計提出了明確的要求，電池本體及其附屬系統的設計非常專業，且是新生事物，認識與理解需要一個過程，設計人員在編寫技術規范書或者簽訂技術協議時，建議將原規范中的條款直接進行引用；

 

2、注意火災報警系統與電池系統火災報警的信號接口、通信要求及聯動策略；

 

3、注意預制倉門的寬度，開啟方向及倉門的聯鎖要求；

 

4、預制倉的通風系統應滿足防爆的要求；

 

四、儲能電站的站址要求

 

1、“預制艙式儲能電站的設置位置有明確要求，不能貼鄰或設置在甲、乙類廠房內，且不應設置在爆炸性氣體、粉塵環境的危險區域內。”設計人員需要理解甲、乙廠房的標準界定，特別是對液體閃點的要求，建議閱讀《建筑設計防火規范》（GB50016）中條文解釋，這可能是大多數輸變電設計從業人員不易理解的地方。

 

 

2、目前，所有的規程規范中，沒有一個條款是不允許預制艙式儲能電站布置在建筑內的，從這個條款中，我們可以理解并得出，滿足要求的建筑物內是可以布置預制倉式的儲能電站的。

 

3、同時，對于裝配式的磷酸鐵鋰電池，由于其防護等級的限制，只能安裝布置在室內，所以可以推導出預制艙式儲能電站也是可以布置在室內的，全封閉布置在室內時，建議提高建筑物防火等級。

 

4、《電化學儲能電站設計規范》（GB 51048-2014 ）對站址選址的要求比較原則，與常規傳統的變電站選址基本相同；

 

5、儲能電站中的建構筑物不應低于耐火二級，并要滿足建構物之間及與配間裝置之間的間距，與變電站防火規范的基本相同；

 

 

表1 布置防火間距的要求

 

6、電池艙只能單層布置，相隔的間距不應小于3米，如果間距不滿足要求時，需要設置防火墻，兩端的輪廓各超出1米。同時可以理解為電池艙的布置與建構物不滿足距離要求時，也可以加防火墻，或將布置間隔不滿足要求的建筑物的相鄰外墻按照防火墻的等級進行建造；

 

7、儲能電站須為獨立的區域，并設置圍欄，只有當電池艙的距離與圍欄距離不夠5米的時候，才需要將圍欄設置為圍墻；

 

五、消防給水系統

 

1、儲能電站應設置消防給水系統，水源的選擇與變電站的消防水源較為相似，如果設置在火力發電廠或新能源電站內的儲能系統，可以與其共用一個消防系統，滿足水壓、水量及滅火時間的要求；

 

2、水量的計算時，要考慮消防栓3小時與預制艙內水噴霧1小時的水量需求之和。

 

3、消防栓的設置的間距且要滿足4支消防水栓同時使用時的消防水流量小于20L/s；

 

4、自動滅火裝置是針對預制艙（儲能設備）廠家提出的技術要求，需要配置細水霧滅火系統與氣體（一般為六氟丙烷）滅火裝置，在招標及技術協議中，可直接將4.8條款的要求附上。

 

六、火災自動報警及其聯動系統的要求

 

1、預制艙內的火災自動報警裝置及聯動裝置應與電站的其他區域分開；當火災自動報警系統設置在二次設備艙時，消防控制設備區域應與其他區域分開布置；

 

2、預制艙內應設置可燃氣體、感煙、感溫探頭，且分別設置不少于2個；

 

3、火災自動報警裝置及聯動裝置的告警及動作邏輯應按照4.9.5、4.9.6、4.9.7之條款要求；

 

七、消防供電與防雷接地設計

 

1、預制艙式儲能電站消防供電設計應符合一級消防供電的要求：一級消防負荷應由兩個獨立電源供電。所謂獨立電源，任一電源發生故障或停止供電時，其他電源將能保證繼續供電；

 

2、消防用電設備的電線電纜建議選用銅芯耐火電纜；

 

3、儲能電站布置在室外時，按照規程規范要求，需設置獨立避雷針防直擊雷；接地裝置除滿足正常要求之外，可以與原有廠、場、站的接電網可靠連接，以降低接地電阻；對于地下嚴重腐蝕區域，可采用銅材接地或采用陰極保護；

 

八、消防器材及滅火救援

 

1、預制艙式磷酸鐵鋰電池儲能電站配置消防器材類型、數量及區域的要求見下表：

 

表2 儲能電站消防器材配置表

 

2、電站內配置不少于2套的正壓呼吸器；

 

3、電站內要設置環形的消防車道，如果有困難時，可沿建構筑物的兩個長邊設置消防車道；

 

4、電纜的封堵要求要滿足《電力工程電纜防火封堵施工工藝導則》（DL/T 5707-2014 ）及《電力工程電纜設計規程》（ GB 50217-2007）中的相關要求。這個與發電廠及變電站的設計要求相同。