电池储能系统中爆炸控制需求日益增长

随着电池储能系统（BESS）普及率持续提高，其部署将越来越多地扩展到人口密集区域。因此，了解 BESS 内部的潜在危害以及行之有效的解决方案，比以往任何时候都更为关键。一旦发生过充、过热或穿刺等特定电池状况，或其他滥用因素，内部短路便会发生，并产生一种称为“热失控”的放热反应。此过程一旦开始便无法停止，从而引发链式反应，火势蔓延至相邻电池，直至整个 BESS 被烧毁。

每个受影响的电池单体都会突然产生大量热量和析出气体（如氢气、氟化氢和氧气），具体取决于电池化学成分。进入热失控状态的电池越多，产生的可燃析出气体就越多。由于这些事件产生的剧烈热量以及可能从电池单体喷射出的火焰，会在舱体内形成极易燃的环境。这也是 NFPA 855 标准建议将“爆炸控制”作为 BESS 整体安全基本要素的原因——尤其是对于靠近住宅和商业区的安装项目。

NFPA 855 规定，在气体可能积聚的区域，可燃气体浓度不得超过爆炸下限（LFL）的 25%。虽然传统消防方法无法确保达到这一结果，但以下推荐方法确实能降低燃烧风险： * 排风通风——通风系统常用于定期清除环境中任何潜在的析出气体，并提供额外保护层，确保 LFL 维持在 25% 以下。 * 爆炸泄压——在无法实现可靠排风通风或需要针对最坏情况进行防护的场景下，可使用爆炸泄压装置将爆燃产生的压力和火焰释放到安全位置。 * 气体检测——作为额外预防措施，气体探测器可用于识别排风通风启动之间的析出气体，或在热失控非常早期阶段识别其迹象。

“在储能系统（ESS）背景下，爆炸控制应包括泄压装置，因为每个进入热失控状态的电池都会在该环境中产生爆炸性气体，而这些气体必须有个去处，”菲克（Fike）测试与验证首席工程师汤姆·法雷尔（Tom Farrell）表示。

“可能可以通过足够的通风将浓度维持在 LFL 的 25% 以下，但在遇到可能导致这些系统瘫痪的不可预测因素（如电气故障）时，许多应用场景仍强烈建议采用被动式爆炸泄压。”

最后，另一种爆炸控制方法是菲克蓝（Fike Blue）。菲克蓝（Fike Blue）在热失控早期阶段流经 BESS，填充受影响的电池模组并吸收热量，以确保级联事件停止。众多内部及第三方测试证明，应用菲克蓝（Fike Blue）可挽救模组内所有电池单体，除最初故障的电池及可能相邻的少数几个电池外。由于热失控蔓延受到抑制，模组内剩余电池单体将不受影响，因此不会产生析出气体，从而比让模组乃至整个 BESS 自行烧毁等其他场景产生更安全的结果。

“如果电池内有 1000 个单体，任由它们全部燃烧，会产生相当于 1000 个单体的有毒气体进入有人空间，导致这些空间在一段时间内无法使用，”法雷尔表示。“如果能够抑制并停止热失控蔓延，而不是损失 1000 个单体，可能只损失 50 个，这意味着气体可以分散，浓度水平也不会那么有毒。”

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