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电化学储能电站的消防系统设计研究

电化学储能电站中储能电池的安全风险较高,热失控将引起严重后果。为此，电化学储能电站大规模应用急需解决储能电站的消防问题。本文将介绍储能电站消防系统的设计结构及功能。

消防系统包括站区消防设施系统、集中式火灾报警系统和气体灭火系统等部分。根据电化学储能工程特点及相关防火规范，按同一时间1起火灾数确定，站区设有消防设施系统，储能设备舱内设置气体灭火系统。在箱变预制舱、站用变预制舱、一次设备预制舱、二次设备预制舱等场所设置相应的感烟、感温探测器，蓄电池舱采用复合型探测模块。站区内配置消防器材，仓体内设置灭火器箱，箱内放置磷酸铵盐干粉灭火器MF/ABC5(3A)，同时舱外设置2个消防栓。

站内设置集中式火灾报警系统，消防主机设在警传室，采用编码传输总线制信号回路对储能设备舱、站用变预制舱等火灾信号和消防设备进行监视及控制，能接收各舱体配置的感温、感烟、可燃气体探测器信号，能联动及远程操控储能设备舱体内气体灭火系统。当一次舱、二次舱、站用变舱各舱内2个及2个以上火警点(烟感或温感)报警时，集中式火灾报警系统联动，脱扣本舱低压配电箱总开关，切除舱内用电，同时启动本舱的声光报警器，在主机复位后可恢复。当箱变舱内有火警时，集中式火灾报警系统联动，脱扣本舱低压配电箱总开关，切除舱内用电，同样在主机复位后可恢复。

蓄电池舱室采用双侧外开门维护集装箱一体化设计，箱内集成有电池簇(含三级BMS、高压盒)、汇流柜、空调系统、全氟己酮消防系统、视频监控系统、配电和照明系统等。在每个电池舱内布置的1套全氟己酮气体灭火装置配合16个复合型监测模块对电池实现监测、告警。舱体火灾探测机理如下图所示，通过对温度、烟雾、CO、VOC多参数的实时监测，中央处理器复合判断，及时发现蓄电池工作中的异常状况，实现火灾预警，并根据监测到的数据，判断热失控阶段，启动分级报警。一级报警时，声光报警器红灯闪烁，蜂鸣器发出声音；二级报警时，声光报警器红灯闪烁频率和蜂鸣器声音频率会增加，此时手动按下开关，系统会启动灭火；三级报警时,系统会自动启动。

图舱体火灾探测原理图

发生火警时，烟感或温感探测器报警，设在该保护区域内的报警装置将动作，火灾报警控制器通过与监控系统的接口将火灾信号远传至中心站或调度，值班人员可立即赶到现场处理。

如果火情继续蔓延，报警级别上升，防区内的声光报警器发出尖锐的警报声和闪烁的白光，那么此时防护区内工作人员应马上撤离。

当达到三级报警级别时，消防系统会发出联动信号，并在延时时间内自动关闭防火门、阀、窗，停止相关的通风系统；经过预先设定的延时后，启动灭火系统，灭火介质经管道喷放到防护区，控制面板喷放指示灯亮。

在系统处于延时阶段，发现系统误动作,或确有火灾发生但规模较小，使用舱内配置的消防器材即可扑灭火灾时，可按下设在安全区域的紧急停止开关，使气体灭火系统暂时停止释放灭火介质。此外，系统具备自检功能，出现监测模块传感器故障、数据采集异常、CAN通信掉线故障、防护装置系统故障等情况时亦可及时发出故障报警信息，确保系统运行的可靠性。

气体灭火系统中灭火介质采用的是全氟己酮(化学式为CF3CF2COCF(CF3))。全氟己酮常温下是清澈、无色、微味的液体，与常见灭火介质对比见表1。全氟己酮不含溴、氯等元素，灭火后无残留物，对设备无腐蚀，不会造成二次污染，具有良好的环保性。其沸点达到49.2℃，常温下为液态，与橡胶材料和金属材料相容性好，因此储存运输时无需使用高压钢瓶，大大降低了成本。

本文对消防系统实现多参数实时监测、分级告警、灭火功能进行介绍，同时采用全氟己酮作为灭火试剂，提升灭火性能，为电化学储能新应用场景的探索提供方案支撑与参考经验。