1、随时、随地、随心阅读内容提要本书在大量试验的基础上，提出了磷酸铁锂电池储能电站防火和灭火技术方案并进行了工程应用。本书共8章，分别是电化学储能发展概述、锂离子储能电池、电池管理系统、电池预制舱、储能电站防火设计、消防系统施工与验收、运维检修与应急处置，以及工程应用实践案例。本书适合磷酸铁锂电池储能电站规划设计、施工验收、运行检修、应急救援领域的工程技术人员和储能电站消防上下游企业、科研单位研发人员，以及高等院校从事电化学储能与应用的教师和研究生阅读。图书在版编目（CIP）数据磷酸铁锂电池储能电站消防技术与工程应用/磷酸铁锂电池储能电站消防技术与工程应用编委会组编.北京：中国电力出版社，2021
2、.1ISBN 978-7-5198-5102-6.磷.磷.锂离子电池-储能-电站-消防.TU998.1中国版本图书馆CIP数据核字（2020）第206334号出版发行：中国电力出版社地 址：北京市东城区北京站西街19号（邮政编码100005）网 址：htt?：/www.ce?.sgcc.c?m.c?责任编辑：崔素媛（010-63412392）马雪倩责任校对：黄 蓓 马 宁装帧设计：郝晓燕责任印制：杨晓东印 刷：北京天宇星印刷厂版 次：2021年1月第一版印 次：2021年1月北京第一次印刷开 本：710毫米1000毫米 16开本印 张：9.25字 数：257千字定 价：45.00元版权专有 侵
3、权必究本书如有印装质量问题，我社营销中心负责退换编 委 会主 编 许志龙 许 扬副主编 陈 刚 郭 莉 王庭华 王铭民 郭鹏宇参 编 吴静云 姚丽娟 黄 峥 李 妍 郭成功 何大瑞 马青山 侍 成 孙 磊 俞鑫春 卓 萍 姚效刚 王青松 王智睿 田方媛 范逸斐 郑金平 张 淼 韦永忠 张 恒 胡新雨 周 杰 陈 曦 高 建前 言电化学储能电站中储能电池存在热失控以致引发火灾的风险。近年来，国内外电化学储能电站火灾事故频出。韩国从2017年8月至2020年5月，共发生29起储能电站起火事件；2019年1月，韩国行政安全部对345个安装在公共机构的储能电站下达了立即停止运行的命令。2019年4月，
4、美国亚利桑那州电池公用事业公司APS在亚利桑那州皮奥里亚部署的电池储能电站发生火灾，4名消防员在救援过程中受重伤。2017年12月，山西某电厂9MW调频项目储能集装箱柜发生火灾并伴有爆炸次生灾害。一系列电化学储能电站火灾事故引发全球能源领域对储能安全问题的担忧，锂离子电池本身的安全性问题不可忽视。2018年9月至2020年6月，国网江苏省电力有限公司联合中国科技大学、郑州大学、东南大学、南京消防器材股份有限公司、南瑞集团有限公司和国家消防工程技术研究中心开展了磷酸铁锂电池储能电站防火与灭火技术研究工作，通过系列模组级磷酸铁锂电池燃烧特性试验和灭火试验，发现了可用于表征储能电池热失控的气体、压力
5、、温度等多种参量，比较分析了市场上常见灭火剂对储能电池模组的灭火和降温效果，提出了可用于大规模磷酸铁锂电池储能电站的防火和灭火解决方案，发布了T/CEC 3732020预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范。国网江苏省电力有限公司经济技术研究院（国网江苏电力设计咨询有限公司）作为江苏电网侧储能设计的依托单位，积极开展电网侧电化学储能试点示范应用建设，积累了大量先进的工程经验。为了系统性总结磷酸铁锂电池储能电站火灾预警、灭火技术等研究成果和工程实施、运行工作经验，国网江苏省电力有限公司储能消防课题组编写了磷酸铁锂电池储能电站消防技术与工程应用一书。本书共8章，分别是电化学储能发展概述、锂离子储
6、能电池、电池管理系统、电池预制舱、储能电站防火设计、消防系统施工与验收、运维检修与应急处置，以及工程应用实践案例。本书内容反映了江苏省电网侧储能工程的建设与运行经验，收编了课题最新研究成果，是推行大规模预制舱式磷酸铁锂电池储能系统应用的安全保障，凝聚了电力行业和消防行业广大专家学者和工程技术人员的心血和汗水。希望该书的出版和应用，能够进一步提高我国电化学储能电站消防安全防护能力，促进电化学储能电站安全有序发展。作者2020年9月目 录内容提要编 委 会前 言第1章 电化学储能发展概述1.1 储能技术与发展1.1.1 储能电站建设的必要性1.储能对调频的作用2.储能对调峰的作用3.储能对事故应急
7、的作用1.1.2 储能技术分类1.2 电化学储能电站介绍1.2.1 储能电池分类与特点1.铅酸（炭）电池2.液流电池3.钠硫电池4.锂离子电池1.2.2 电化学储能电站主要元器件1.储能电池2.储能逆变器（?wer c?versi?system，PCS）3.储能变压器4.配电装置5.其他电气一次设备6.电气二次设备1.2.3 电化学储能电站火灾危险性分析1.电池组起火2.其他设备起火1.3 电化学储能相关技术标准1.3.1 IEC关于储能系统的安全标准1.3.2 UL关于储能系统的安全标准1.3.3 国内关于储能系统的安全标准第2章 锂离子储能电池2.1 锂离子电池构造与原理2.1.1 锂离子
8、电池构造1.正极2.负极2.1.2 锂离子电池工作原理2.2 锂离子电池热失控过程分析2.2.1 锂离子电池热失控过程2.2.2 锂离子电池热失控诱因1.过充因素2.短路因素3.外部温度因素4.内在因素2.2.3 锂离子电池燃烧行为主要参量1.热释放速率2.气体释放速率3.表面温升速率4.点燃时间2.3 锂离子电池燃烧特性2.3.1 三元锂电池1.单体2.模组2.3.2 磷酸铁锂电池1.单体2.模组2.4 现有技术标准中关于锂离子电池安全性要求2.4.1 结构安全要求2.4.2 电池本体安全要求2.4.3 环境安全要求2.4.4 系统安全要求第3章 电池管理系统3.1 电池管理系统的定义3.2
9、 电池管理系统的功能3.2.1 电池状态监测功能3.2.2 电池状态分析功能3.2.3 电池安全保护功能3.2.4 能量控制管理功能1.充电管理功能2.放电管理功能3.温度管理功能4.均衡管理功能3.2.5 信息管理功能3.3 电池管理系统的架构3.4 锂离子电池管理系统安全性要求3.4.1 层级架构要求3.4.2 测量精度要求3.4.3 计算精度要求3.4.4 管理功能要求3.4.5 保护功能要求3.5 电池管理系统的安全性提升3.5.1 温度预警3.5.2 可燃气体预警3.5.3 火灾探测、红外热成像温度测温预警3.5.4 分级预警系统第4章 电池预制舱4.1 电池预制舱的基本布局4.2
10、电池预制舱舱体设计4.2.1 结构设计4.2.2 暖通设计4.2.3 电源及照明设计4.3 电池预制舱防火设计4.3.1 构造要求4.3.2 消防系统4.3.3 通风系统第5章 储能电站防火设计5.1 一 般 要 求5.2 站 址 选 择5.3 耐 火 等 级5.4 平 面 布 置5.5 防 火 间 距1.电池预制舱之间的防火间距2.电池预制舱与站内其他建（构）筑物、设备的防火间距3.储能电站与站外其他建筑之间的防火间距5.6 消防给水与消火栓系统5.6.1 消防给水系统1.消防给水系统设置原则2.消防水源选择原则3.给水方式选择原则5.6.2 消火栓给水系统1.室外消火栓2.室内消火栓3.消
11、防给水管网4.供水设施5.储水设施6.系统水力计算5.7 灭 火 设 施5.7.1 灭火技术选择1.国内外灭火技术现状2.磷酸铁锂电池模组火灾特点3.灭火剂适用性4.灭火试验验证5.适用的灭火技术方案5.7.2 细水雾灭火系统1.细水雾灭火机理2.细水雾灭火系统组成3.细水雾灭火系统设置方式4.细水雾灭火系统工作原理5.细水雾灭火系统设计要点及注意事项5.7.3 气体灭火系统与细水雾灭火系统组合1.系统设置方式2.工作原理3.设计要点及注意事项5.8 火灾自动报警系统5.8.1 火灾报警系统设计要点1.区域划分2.安装方式5.8.2 火灾探测5.8.3 气体探测1.热失控阶段划分2.联动系统信
12、号3.性能指标5.8.4 消防联动控制策略1.联动对象2.联动策略3.信息管理功能5.9 消防供电与防雷接地5.9.1 消防供电1.消防电源2.消防配电线路5.9.2 防雷接地1.防雷2.接地5.10 消 防 器 材5.11 灭 火 救 援5.12 防 火 封 堵第6章 消防系统施工与验收6.1 施 工 要 求6.1.1 火灾自动报警系统6.1.2 消防给水及消火栓系统6.1.3 细水雾灭火系统6.1.4 气体灭火系统6.2 安 装 调 试6.2.1 火灾报警及其联动控制系统1.调试准备2.火灾报警控制器调试3.火灾探测器调试4.火灾报警控制器其他现场部件调试5.消防联动控制器调试6.消防联动
13、控制器现场部件调试7.可燃气体探测器调试8.气体灭火系统调试9.消火栓系统调试6.2.2 消防给水及消火栓系统6.2.3 气体灭火系统6.2.4 细水雾灭火系统6.3 电池运输、存储与安装安全6.3.1 电池装卸车、运输、搬运6.3.2 电池模块储存6.3.3 电池模块开箱检查6.3.4 电池模块安装6.4 消 防 验 收第7章 运维检修与应急处置7.1 运 维 检 修7.1.1 储能电站消防管理7.1.2 消防设施运行维护7.2 应 急 处 置7.2.1 储能电池灭火救援技术1.运行检修人员现场处置建议2.消防救援人员现场处置建议7.2.2 火灾应急预案与应急准备1.火灾应急预案2.应急准备
14、7.2.3 火灾事故后处置第8章 工程应用实践案例8.1 项 目 概 述8.2 电池预制舱消防方案1.火灾自动报警及其联动控制系统2.气体灭火系统3.细水雾灭火系统附录 预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防建设设施验收表第1章 电化学储能发展概述1.1 储能技术与发展储能技术是智能电网、可再生能源高占比能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。储能技术能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段；储能技术能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平，支撑分布式电力及微网，是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术
15、；储能技术能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同，是构建能源互联网，推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。近年来，电化学储能技术发展迅速，电池储能技术的成熟度及技术经济性不断得到提升。锂离子电池和铅碳电池的等效全寿命度电成本已经低于我国多个省份的峰谷电价差，具备初步商业化应用条件。随着我国新一轮电力体制改革政策的推进，储能技术的应用价值、商业化和规模化发展得到了社会的广泛关注与认可。2017年9月国家发展和改革委员会（以下简称“国家发展改革委”）、国家能源局等五部门联合印发了关于促进储能技术与产业发展的指导意见（发改能源20171701号），明确了促进我国储能技术与产业
16、发展的重要意义、总体要求、重点任务和保障措施。2018年6月，江苏省发展和改革委员会转发了关于促进储能技术与产业发展的指导意见（发改能源20171701号）并提出简化项目审批手续、加强规划统筹发展、分类分级协调管理等要求。相关政策的出?，对于加快储能技术与产业发展，构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系、推进我国能源行业供给侧改革、推动能源生产和利用方式变革具有重要的战略意义，同时还将带动从材料制备到系统集成的全产业链发展，成为提升产业发展水平、推动经济社会发展的新动能。近年来，储能技术在电网中的应用一直受到各国重视，世界各国都投入了大量的人力、物力进行了相关应用研究。特别是随着智能电网和能源互联网的构建，储能技术更是发展迅猛，已从小容量小规模的研究和应用发展为大容量与规模化储能系统的研究和应用。其中，大规模分布式储能系统因其灵活多变的配置模式在电网应用当中具有无可替代的优势。大量的分布式储能系统安装在电网中，当装机容量累积一定规模后，电网通过对众多的分布式储能开展主动控制和有序管理，可以实现分布式储能在电网中的规模化聚合，不但能够显著发挥储能在局部电网的多功能应用，同时为电网提
