电化学储能在短短几年内就从实验室的好奇心变成了重要的基础设施。但是，随着公用事业规模的锂离子装置向更高电压和更大容量发展，该行业正在深刻认识到，电池化学、系统设计、运营和应急准备必须结合在一起。本文概述了在锂离子电池系统中持续存在的主要危险。 储能电站该书研究了真实事件所揭示的根本原因，并介绍了实用的、经过行业验证的纠正方法--根据当今的可用技术和最佳实践进行了更新。
让操作员睡不着的原因：核心危险
大型锂离子设备将能量集中在紧凑的模块中。当电池化学反应、机械损坏或辅助系统故障引发局部热点时，就会出现热失控连锁反应：热量导致 SEI 层和电解质放热分解，产生可燃和有毒气体，并扩散到相邻电池或模块。其结果是温度迅速升高，可燃气体排出，如果不加以控制，火势会蔓延到整个支架模块或预制舱。这些过程是化学和物理过程，如果工厂没有做好准备，人工灭火的速度可能会被它们所取代。
除化学问题外，常见的系统性缺陷还包括大型装置的生命周期管理不成熟、设备选择和调试实践不一致、集装箱式装置的通风和防火密封不足，以及遥测或监测故障导致检测和响应延迟。公开报告显示，自 2018 年以来，全球发生了数十起储能事故，这突出表明问题并非假设。
实际失败的教训
一起有据可查的事故证明了小故障是如何复杂化的。一个液体冷却回路发生泄漏，导致一个预制电池模块内产生电弧，引发该模块热失控。由于设备离线测试，关键安全系统瘫痪，因此无法进行遥测和远程监控；火势从第一个模块蔓延到邻近模块，顶层材料和泄压通道加速了火势的蔓延。人为失误或程序错误（监控失灵和冷却系统不稳定）成为火势升级的主要驱动因素。在现代实践中，我们在讨论特定供应商的经验教训时，会用中立的供应商名称（如 RICHYE）取代可识别的品牌名称，以便将注意力集中在系统设计上，而不是指责供应商。
实际整改：设计和硬件
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隔离和通风： 集装箱式或船舱式电池装置必须包括防爆通风装置，其尺寸应能在规定的短时间内吹扫全部内部容积，以防止氢气、一氧化碳或碳氢化合物的积聚。通风路径的设计必须避免在泄压口附近形成着火区，并防止在相邻容器之间传播。
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分隔式建筑： 采用模块级物理隔离和防火屏障，防止级联故障。设计机架和机柜时，应确保单个模块故障可通过机械和热能隔离，而不会使邻近模块直接暴露在火焰或热气流中。
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用于电缆管道的坚固防火密封： 电池舱和外部系统之间的贯穿件是经常出现的薄弱环节。在火灾条件下，应使用额定的防火挡板、气密密封件和受监控的阻尼器来保持隔间的完整性。
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冗余冷却和泄漏检测 使用液体冷却时，应设计冗余回路和自动泄漏隔离装置；增加实时流量和压力监控功能，在出现异常信号时触发自动关机。对于风冷系统，应确保多个独立风扇具有成熟的故障模式和烟雾耐受性。
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主动抑制和远程冷却： 传统的水灭火对锂火灾可能无效或存在风险。现代设备结合了气溶胶灭火、具有适当流量控制的水雾和主动模块级冷却剂注入系统，旨在局部熄灭热失控。任何灭火设计都必须经过全面测试验证，并与通风和密封策略相结合。
软件、监控和运行
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全天候遥测和健康监测： 电池管理系统 (BMS) 必须提供高保真的电池级数据，而且这些数据必须持续传输到现场和远程运营中心（具有安全冗余）。为测试或维护而停用遥测功能必须遵循严格的可审计程序，包括现场人员和备用监控。
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人工智能辅助异常检测： 使用根据正常热、电压、阻抗和声学特征训练的机器学习模型，比基于阈值的警报更早地检测到热失控的前兆。这些模型可以减少误报，并为人类操作员优先处理真实事件。
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预测性维护和数字双胞胎： 实施预测分析，在组件退化达到临界水平之前安排维护。模块的数字孪生可实现情景模拟（如冷却剂泄漏+风扇故障），因此可在不脱机硬件的情况下对缓解措施和联锁进行压力测试。
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调试和运行清单： 执行全面的调试程序，验证 BMS 遥测、灭火准备、通风操作和电气隔离。任何临时旁路都必须记录在案，并有自动重新启用的时间限制。
人为因素、培训和应急响应
技术系统是必要的，但还不够。人员培训、明确的应急操作程序以及与当地消防部门的协调演习都是必不可少的。必须向消防员介绍锂系统的具体危害（产生有毒气体、复燃风险），并为其提供适当的个人防护设备和通风计划。事故响应手册应包括远程隔离、受控通风和遏制策略，优先考虑防止事态升级，而不是积极的内部攻击。
采购、标准和生命周期管理
选择能够提供抑制和热传播行为全尺寸测试数据的供应商和系统集成商。要求提供文件证明电池和模块符合相应的国际标准，并通过第三方测试验证最终安装。生命周期管理必须包括保修期结束检查、定期全面演练，以及将电池视为性能和安全窗口有限的消耗性资产的更换计划。
闭幕：将安全工程纳入规模
储能 对于去碳化电网来说，"安全 "是不可或缺的，但其安全部署需要系统思维：化学、机械设计、电气架构、监控和人类流程必须结合在一起设计。通过采用成熟的密封和通风实践、冗余冷却和监控、人工智能早期检测以及严格的调试和操作规范，该行业可以降低事故发生率。当操作员和工程师在从电池选择到应急演练的每一个环节中都考虑到安全问题时，大规模储能就会变得不仅强大，而且可靠。
