轉(zhuǎn)載。劉植蓬

采用下列簡(jiǎn)稱：

1.《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版）簡(jiǎn)稱：《建規(guī)》

2.《汽車庫、修車庫、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范 》GB50067-2014簡(jiǎn)稱：《車火規(guī)》

3.《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014簡(jiǎn)稱：《消水規(guī)》

4.《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50084-2017簡(jiǎn)稱：《噴規(guī)》

5.《鋰離子電池工廠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB51377-2019《鋰廠標(biāo)》

6.《鋰離子電池企業(yè)安全生產(chǎn)規(guī)范》T/CIAPS0002-2017簡(jiǎn)稱：《鋰安規(guī)》

7.《預(yù)制艙式磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站消防技術(shù)規(guī)范》T/CEC373-2020簡(jiǎn)稱：《磷酸鐵鋰》

8.《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB51048-2014簡(jiǎn)稱：《儲(chǔ)能電站規(guī)范》

9.《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》GB/T42288-2022簡(jiǎn)稱：《儲(chǔ)能電站規(guī)程》

10.《Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems》NFPA855-2020簡(jiǎn)稱：NFPA855-2020

11.《Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems》NFPA855-2023簡(jiǎn)稱：NFPA855-2023

12.FM Global Property Loss Prevention Data Sheets 5-33《ELECTRICAL ENERGY STORAGE SYSTEMS》簡(jiǎn)稱：FM5-33

13.儲(chǔ)能系統(tǒng) ( Energy Storage Systems)簡(jiǎn)稱：ESS

00

前言

上文介紹了鋰離子電池火災(zāi)的特點(diǎn)，綜合大量的火災(zāi)事故，提出電池火災(zāi)事故消防應(yīng)對(duì)機(jī)制，強(qiáng)調(diào)鋰離子電池火災(zāi)目前不存在可行的滅火劑，只能抑制和控制，通過眾多的鋰離子電池火災(zāi)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)表面，抑制和控火的唯一可行的方式是淋水降溫。但是，我國相關(guān)消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均忽視了降溫這一唯一可行方式，在消防設(shè)施投入巨大且沒有實(shí)際效果（花錢干壞事），與國外的消防標(biāo)準(zhǔn)差距大。分析常用的各種消防設(shè)施在鋰離子電池場(chǎng)所的應(yīng)用及存在問題，提高整體對(duì)鋰離子電池火災(zāi)治理上的技術(shù)認(rèn)識(shí)水平，是本系列文章的重點(diǎn)內(nèi)容，本文先將鋰離子電池危險(xiǎn)場(chǎng)所的國內(nèi)外消防設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的情況做一下介紹，并分析對(duì)比。

01

國際儲(chǔ)能電站消防標(biāo)準(zhǔn)概況

對(duì)于大型交通工具內(nèi)部、建筑內(nèi)部?jī)?chǔ)存配置的建筑及生產(chǎn)自用的蓄電池，國際標(biāo)準(zhǔn)、歐美標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)很成熟很詳細(xì)，如美國1997版《統(tǒng)一消防規(guī)范》開始針對(duì)固定式鉛酸電池系統(tǒng)提出消防設(shè)計(jì)要求，2006版擴(kuò)大到多種新型電池，包括鋰離子電池。對(duì)于室內(nèi)充電設(shè)施，國外目前有應(yīng)用但還較少，NFPA沒有此類標(biāo)準(zhǔn)，其他規(guī)范筆者沒有接觸到（限于筆者個(gè)人技術(shù)資料的貧乏），估計(jì)還沒有，因此下面著重介紹專業(yè)儲(chǔ)能電站消防標(biāo)準(zhǔn)。

由于鋰離子電池的生產(chǎn)和應(yīng)用歷史很多，早期，由于缺乏鋰離子電池火災(zāi)的認(rèn)識(shí)，往往只有是實(shí)驗(yàn)室的一些結(jié)論，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，重點(diǎn)在于電氣安全，消防設(shè)施上比較欠缺，在多次儲(chǔ)能電站火災(zāi)及爆炸之后，開始重視消防設(shè)施，制訂出相關(guān)的消防標(biāo)準(zhǔn)，前期的消防特點(diǎn)是廣泛應(yīng)用了氣體抑制系統(tǒng)。2019年美國亞利桑那州麥克米肯（McMicken）儲(chǔ)能項(xiàng)目爆炸事件之后，NFPA于2021年7月發(fā)布針對(duì)McMicken火災(zāi)的消防技術(shù)總結(jié)《ESS特別報(bào)告》，這個(gè)時(shí)候，國外基本上解決ESS消防上的分歧，充分認(rèn)識(shí)到氣體滅火系統(tǒng)可以滅火（外火）和抑制火災(zāi)，但無法阻止熱失控或電池?fù)p壞時(shí)產(chǎn)生的廢氣，無法限制惰化期間熱失控造成單個(gè)單元柜（簇）泄出的巨量易燃易爆氣體，從而造成潛在的爆炸環(huán)境；與天然氣火災(zāi)類似，如果允許氣體積聚，可能會(huì)出現(xiàn)更危險(xiǎn)的情況；防爆通風(fēng)比抑制火災(zāi)更重要。如果氣體檢測(cè)系統(tǒng)在抑制過程中繼續(xù)看到可燃?xì)怏w或有毒氣體的水平增加，則可能需要通過與氣體檢測(cè)系統(tǒng)的直接連接或手動(dòng)操作來開始排氣。抑制系統(tǒng)可能還沒有達(dá)到它們的保持時(shí)間，藥劑可能會(huì)被排出。即使火災(zāi)已經(jīng)撲滅并達(dá)到了保持時(shí)間，在發(fā)生任何后續(xù)事件時(shí)，包括由于滯留能量導(dǎo)致的回流，仍應(yīng)監(jiān)測(cè)氣體檢測(cè)系統(tǒng)和降溫。    

ESS消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，最具備影響力的是美國NFPA標(biāo)準(zhǔn)和FM標(biāo)準(zhǔn)。2016年NFPA標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)成立NFPA儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)，開展NFPA855（固定式儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)）的制訂工作，第一版（NFPA855-2020）于2019年8月5日發(fā)布,2022年8月12日發(fā)布第二版（NFPA855-2023）。同期，F(xiàn)M Global 于2017年1月發(fā)布FM全球財(cái)產(chǎn)損失預(yù)防數(shù)據(jù)表5-33《電能存儲(chǔ)系統(tǒng)》，并于2020年7月發(fā)布修訂版。

鋰離子儲(chǔ)能設(shè)施需要解決的危險(xiǎn)包括火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)、化學(xué)危險(xiǎn)、電氣危險(xiǎn)、滯留或儲(chǔ)存能量危險(xiǎn)以及物理危險(xiǎn)。NFPA855中，防火設(shè)計(jì)主要要求有防火分隔、儲(chǔ)能設(shè)施規(guī)?？刂?、火災(zāi)探測(cè)與撲救、爆炸控制、排氣通風(fēng)、氣體探測(cè)等要求。    

儲(chǔ)能設(shè)施規(guī)?？刂坪头阑鸱指羯?，如要求可移動(dòng)建筑或集裝箱應(yīng)具有2小時(shí)耐火極限，室外集裝箱最小防火間距20英尺（若增設(shè)3h防火墻可減小），室內(nèi)空間上，也限制儲(chǔ)能容器之間、與可燃物和疏散門、安全出口之間的最小間距。儲(chǔ)能單元需要限制最大規(guī)模，是因?yàn)槿我桓裟K熱失控基本上會(huì)造成整個(gè)單元的所有模塊熱失控，控制規(guī)?？梢詼p少或者損失，更重要的是控制火災(zāi)或爆炸閾值。所以NFPA855限制最大儲(chǔ)能規(guī)模，除偏遠(yuǎn)地區(qū)室外安裝，其他場(chǎng)所通過火災(zāi)和防爆測(cè)試機(jī)消防分析兩種情況外，所有類型儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS）限制最大規(guī)模為600KWh（見下表，一個(gè)ESS電站往往由多個(gè)ESS組成），限制鋰離子電池簇最大存儲(chǔ)能量為50 kWh，電池簇之間或距離墻壁的最小距離3英尺（0.9米）。保證間距和限制規(guī)模目的是防止單個(gè)儲(chǔ)能裝置內(nèi)的火災(zāi)輕易蔓延到相鄰的儲(chǔ)能裝置或蔓延出安裝ESS的火災(zāi)區(qū)域，還能降低一個(gè)裝置內(nèi)的火勢(shì)通過輻射傳熱點(diǎn)燃相鄰裝置或沖破墻壁的可能性。

在火災(zāi)探測(cè)上，要求房間或空間應(yīng)配備由吸氣式煙霧探測(cè)器系統(tǒng)或輻射能探測(cè)系統(tǒng)啟動(dòng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，鋰離子電池ESS推薦同時(shí)使用極早期探測(cè)，需要在內(nèi)部空間的頂部和下部均設(shè)置CO氣體探測(cè)器，并最后在頂部增加H2探測(cè)器。當(dāng)然，極早期探測(cè)也是設(shè)置氣體抑制滅火系統(tǒng)（惰化系統(tǒng)）所必備的觸發(fā)信號(hào)系統(tǒng)。    

鋰離子電池ESS被要求設(shè)置自動(dòng)滅火設(shè)施，滿足防火及爆炸試驗(yàn)要求的專用ESS建筑或室外步入式封閉箱，不需要自動(dòng)防火控制和滅火系統(tǒng)的保護(hù)。滅火設(shè)施沒有明確何種系統(tǒng)，但將噴淋以外的系統(tǒng)；列入備用自動(dòng)控火和抑制系統(tǒng)（Alternate Automatic Fire Control and Suppression Systems），本意應(yīng)是推薦使用噴淋系統(tǒng)，儲(chǔ)能單元（簇）規(guī)模低于50KWh的噴淋系統(tǒng)噴水強(qiáng)度不低于12L/（min·m2），超過50KWh電池簇則應(yīng)通過試驗(yàn)確定噴水強(qiáng)度（任何設(shè)施都需要通過測(cè)試，否則不允許超過50KWh）。

備用自動(dòng)控火和抑制系統(tǒng)則需要提供火災(zāi)和爆炸試驗(yàn)的報(bào)告，測(cè)試的代表性電池、模塊和單元（簇），包括任何可選的整體滅火系統(tǒng)，除增加用于電池?zé)崾Э貑?dòng)的電池失效裝置外，必須與預(yù)定的安裝配置相符。不接受安裝配置（包括模塊和單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)）與測(cè)試參數(shù)（如尺寸和分隔、電池類型或能量密度）有不一致的改變，除非能證明該配置提供了等效的結(jié)果。例如，高度、深度和間距等比例需要符合測(cè)試的配置。變化還可能包括多層單元（簇）相互疊加、位于上面的夾層或背靠背單元（簇）,測(cè)試應(yīng)由經(jīng)批準(zhǔn)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行或見證并報(bào)告，報(bào)告需要鑒定產(chǎn)生的氣體成分，證明一個(gè)ESS單元（簇）的火災(zāi)不會(huì)蔓延到相鄰單元（簇）。

也就是說，測(cè)試必須是完全真實(shí)的測(cè)試，而不是在相同尺寸的大空間內(nèi)放置一個(gè)電池機(jī)柜，甚至一片電池模塊便可忽悠。    

防爆設(shè)施，NFPA855-2020要求采用符合NFPA69所要求的抑爆系統(tǒng)（一般采用氣體惰化系統(tǒng)），或者按照NFPA68設(shè)置防爆通風(fēng)系統(tǒng)（二選一），NFPA855-2023取消了這一建議，并不斷強(qiáng)調(diào)，防爆通風(fēng)比抑制火災(zāi)更重要。如果氣體檢測(cè)系統(tǒng)在抑制過程中繼續(xù)看到可燃?xì)怏w或有毒氣體的水平增加，則可能需要通過與氣體檢測(cè)系統(tǒng)的直接連接或手動(dòng)操作來開始排氣。抑制系統(tǒng)可能還沒有達(dá)到它們的保持時(shí)間，藥劑可能會(huì)被排出。即使火災(zāi)已經(jīng)撲滅并達(dá)到了保持時(shí)間，在發(fā)生任何后續(xù)事件時(shí)，包括由于滯留能量導(dǎo)致的回流，仍應(yīng)監(jiān)測(cè)氣體檢測(cè)系統(tǒng)和降溫。

FM Global于2017年1月首次發(fā)布FM全球財(cái)產(chǎn)損失預(yù)防數(shù)據(jù)表FM5-33《電能存儲(chǔ)系統(tǒng)》，2019年美國亞利桑那州McMicken儲(chǔ)能項(xiàng)目爆炸事件之后，F(xiàn)M迅速反應(yīng)，臨時(shí)修訂并于2020年7月發(fā)布。進(jìn)行了以下實(shí)質(zhì)性修改：

(1)添加了 ESS 組件選擇的建議。

(2)更新了位置建議以反映當(dāng)前技術(shù)。

(3)添加了建造專用建筑物的建議。

(4)添加了機(jī)械通風(fēng)（防爆通風(fēng)）的建議。

(5)添加了有關(guān)機(jī)架之間間隔距離的建議。

(6)添加了供水持續(xù)時(shí)間的建議。

(7)添加了電池管理系統(tǒng)安全功能的建議。

(8)添加了在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的建議。    

(9)添加了對(duì)事故后消防值班的建議。

(10)擴(kuò)展了與 FM Global Research 有關(guān)噴頭保護(hù)和間隔距離的支持材料。

FM5-33在ESS設(shè)置位置上，特別推薦設(shè)置在遠(yuǎn)離關(guān)鍵建筑物或設(shè)備的圍蔽結(jié)構(gòu)內(nèi)，其次在專用建筑內(nèi)，再次是附建的專用外部隔斷室內(nèi)，再次附建內(nèi)角隔斷室，最起碼靠近外墻的專用房間，如圖：

在防火分隔上，與NFPA855差不多但有微小區(qū)別，尤其在ESS隔斷單元內(nèi)部防火間距更加詳細(xì)，如規(guī)定提供至少1小時(shí)的防火房間、地板、墻壁、天花板及防火門（包括外門）；不燃建筑構(gòu)件與相鄰機(jī)架（見下圖）的過道面之間最小間距6英尺（1.8米），與可燃建筑構(gòu)件之間的距離至少為9英尺（2.7米）；單排或背靠背安裝的多個(gè)機(jī)架，在相鄰機(jī)架之間安裝堅(jiān)固、不燃的防火屏障。    

在滅火設(shè)施上，F(xiàn)M自始至終且在各種場(chǎng)所均比較推薦噴淋，要求超過2500平方英尺（230㎡）的房間需要提供設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度不低于12L/（min·m2）的噴淋系統(tǒng)，并為室內(nèi)消火栓提供供250gal/min（約15L/s）的流量,若供水量不足，則應(yīng)在儲(chǔ)存區(qū)域內(nèi)進(jìn)行防火分隔：垂直于機(jī)架門或開口的相鄰機(jī)架之間安裝不燃的從地板到天花板的隔墻，其貫穿件由防火擋板保護(hù)，以防止火災(zāi)蔓延；確保隔板從機(jī)架表面延伸至少12英寸（0.3米）。在每個(gè)機(jī)架的背面（非過道）安裝一個(gè)實(shí)心金屬隔板，以防止熱量傳遞到下一排的相鄰機(jī)架。    

與NFPA855-2023不同地上，前者雖然不再要求設(shè)置氣體保護(hù)系統(tǒng)（滅火機(jī)惰化），但也沒有反對(duì)，F(xiàn)M特別強(qiáng)調(diào)不建議ESS應(yīng)用氣體保護(hù)系統(tǒng),理由如下：

(1)相對(duì)于危險(xiǎn)的有效性。截至 2019 年，沒有證據(jù)表明氣體保護(hù)系統(tǒng)能有效撲滅或控制涉及儲(chǔ)能系統(tǒng)的火災(zāi)。氣體保護(hù)系統(tǒng)可能會(huì)惰化或中斷火災(zāi)的化學(xué)反應(yīng)，但只能持續(xù)一段時(shí)間。保持時(shí)間一般為十分鐘，不足以完全撲滅 ESS 火災(zāi)或防止熱失控蔓延到相鄰模塊或機(jī)架。

(2)冷卻。FM Global的研究表明，冷卻周圍環(huán)境是保護(hù)結(jié)構(gòu)或周圍占用的關(guān)鍵因素，因?yàn)槟壳斑€沒有辦法用噴淋灑水器撲滅ESS火災(zāi)。氣體保護(hù)系統(tǒng)不提供ESS或周圍使用（空間）的冷卻。

(3)有限噴放。FM Global 的研究表明，ESS 火災(zāi)可能會(huì)在最初的火災(zāi)被認(rèn)為撲滅數(shù)小時(shí)后死灰復(fù)燃。由于氣體保護(hù)系統(tǒng)只能噴放一次，因此隨后的復(fù)燃將發(fā)生在未受保護(hù)的場(chǎng)所。    

火災(zāi)探測(cè)要求，有電池自身監(jiān)控系統(tǒng)，如提供電池管理系統(tǒng)安全功能，包括高電池溫度跳閘（電池級(jí)別）、熱失控跳閘（電池級(jí)）、機(jī)架交換機(jī)故障跳閘（機(jī)架級(jí)）、逆變器/充電器故障跳閘（監(jiān)控級(jí)），提供在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。消防上主要側(cè)重提供具有高位報(bào)警的溫度監(jiān)控，以及要求設(shè)置防爆通風(fēng)及為防爆通風(fēng)服務(wù)的可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)。

由于FM5-33重視噴淋降溫和防火分隔，通過內(nèi)部分隔和噴淋保護(hù)，能夠避免任一機(jī)架內(nèi)電池?zé)崾Э赜绊懙较噜彽臋C(jī)架，因此FM5-33沒有限制ESS系統(tǒng)或隔斷單元及電池簇最大能量規(guī)模，筆者認(rèn)為這是不合適的，因?yàn)閲娝y免也會(huì)影響其他機(jī)架內(nèi)電池外部短路而產(chǎn)生熱失控。

戶用儲(chǔ)能，在歐美較多，都是既有建筑住戶自行增設(shè)，難以管理，而且經(jīng)常設(shè)置在通風(fēng)不良的地下室，目前國外在這方面也比較亂，消防隱患大，事故不少。NFPA855以及FM5-33均有相關(guān)消防規(guī)定，也難以有效執(zhí)行。中國由于居住條件比歐美存在巨大的差距，獨(dú)立居住建筑較少，戶用儲(chǔ)能缺乏設(shè)置基礎(chǔ)。    

02

我國相關(guān)ESS消防標(biāo)準(zhǔn)

在介紹國內(nèi)消防標(biāo)準(zhǔn)之前，先介紹一個(gè)火災(zāi)案例，或者說是娛樂幽默，這則笑話看似與ESS消防無關(guān)，但這種笑話的邏輯，是目前國內(nèi)科研的普遍思維，一直在誤導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。

2010年2月，浙江省寧波市寧?？h科技園區(qū)科園北路的一家熱處理廠，一臺(tái)熱處理設(shè)備起火，不少員工端著盆子，一盆一盆地往起火的設(shè)備上澆淬火油，火越燒越旺，消防員到達(dá)后制止了這一愚蠢行為，并用泡沫滅火槍滅火。工廠一負(fù)責(zé)人說本廠曾經(jīng)發(fā)生過火災(zāi)，工人成功用淬火油滅火，但是這次越潑火越大?！凹偃缭诘谝粫r(shí)間采用滅火器滅火，而不是用淬火油潑的話，也許這火也就燒不起來了”，一名參與救援的消防隊(duì)員說。

淬火油是丙類可燃液體，為避免淬火造成淬火油起火，一般說來閃點(diǎn)應(yīng)比應(yīng)用油溫要高出60-80℃，如常用的多功能淬火油閃點(diǎn)要求不低于235℃，燃點(diǎn)不低于260℃。相對(duì)于柴油是難燃一些，但相對(duì)木柴等固體可燃物，更加易燃，火場(chǎng)高溫下蒸汽濃度達(dá)到爆炸極限也會(huì)爆炸。用油滅火這種想法，一般人聽著就想笑，為何這家工廠的領(lǐng)導(dǎo)和員工怎么具備與普通人不同的認(rèn)識(shí)呢？原因是生產(chǎn)上經(jīng)驗(yàn)，誤導(dǎo)了他們的認(rèn)識(shí)。 

1000℃左右的高溫鋼鐵制品，浸入淬火油中淬火，這是他們每天不斷重復(fù)的工作，高溫鋼鐵制品剛接觸淬火油時(shí)，高溫（超過閃點(diǎn)）造成淬火油表面產(chǎn)生閃燃，但由于制品很快沒入油中降溫，不會(huì)繼續(xù)燃燒。因此，淬火油容積必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵件，才能迅速降溫，達(dá)到淬火的目的，同時(shí)也能夠避免燃燒。因而，缺乏燃燒學(xué)常識(shí)的群體，容易被這種表面跡象所誤導(dǎo)：一個(gè)幾百公斤的燒紅鐵件，溫度接近1000℃，浸入淬火油僅僅是產(chǎn)生閃燃，鐵件幾秒鐘后降溫幾百℃，電線短路絕緣層起火，有時(shí)候點(diǎn)風(fēng)扇就能吹滅，何況潑淬火油？所以，這家工廠，曾經(jīng)用淬火油成功滅火，對(duì)于燃燒發(fā)熱量小的初期火災(zāi)來說，不是不可行，但是，燃燒發(fā)熱量超過潑油的降溫能力時(shí)，就不能滅火，反而是火上加油。這道理很簡(jiǎn)單，過去使用煤油燈，一般用口吹滅，不需要大風(fēng)，而燃煤鍋爐，需要配置大功率鼓風(fēng)機(jī)，提供極大風(fēng)量助燃，而不是吹熄燃煤。這個(gè)道理很淺顯，換成大家都熟悉的語言就是“量變?cè)斐少|(zhì)變”。    

很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于無法做到全尺寸實(shí)驗(yàn)，往往按比例縮小了規(guī)模，本來是可行的方式，只要在實(shí)驗(yàn)結(jié)論上分析比例模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果與全尺寸實(shí)驗(yàn)的區(qū)別便可。當(dāng)分析后存在相反結(jié)論可能的或存疑的，宜再進(jìn)行全尺寸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。但我國經(jīng)常在非全尺寸實(shí)驗(yàn)得出錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)結(jié)論并誤導(dǎo)，如所有的鋰離子電池ESS火災(zāi)事故，已經(jīng)表明沒有任何合適的滅火劑，但我國，幾乎所有的實(shí)驗(yàn)都是采用基本模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，報(bào)告沒有考慮量變與質(zhì)變的關(guān)系，得出結(jié)論是幾乎所有的滅火系統(tǒng)和滅火劑都能有效。

后續(xù)在滅火系統(tǒng)上繼續(xù)深入探討這個(gè)問題，下面回過頭來繼續(xù)介紹我國的鋰離子電池消防標(biāo)準(zhǔn)。

2014年我國出臺(tái)《儲(chǔ)能電站規(guī)范》，規(guī)定儲(chǔ)能電站在消防設(shè)計(jì)原則上基本按丁戊類廠房標(biāo)準(zhǔn)考慮，幾乎沒有任何消防設(shè)施：電站內(nèi)建筑物滿足耐火等級(jí)不低于二級(jí)，體積不超過3000m3，且火災(zāi)危險(xiǎn)性為戊類時(shí)，可不設(shè)消防給水（11.2.1 ）；耐火等級(jí)為一、二級(jí)且可燃物較少的丁、戊類建筑物， 室內(nèi)設(shè)有生產(chǎn)、生活給水管道，室外消防用水取自貯水池且建筑物體積不超過5000m3的建筑物，均不用設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)（11.2.2 ），基本上，只有不是與工業(yè)民用建筑合建的獨(dú)立電站，都不需要室內(nèi)消火栓；鈉硫電池室應(yīng)配置砂池，鋰電池室宜配置砂池。單個(gè)砂池容量不應(yīng)小于1m3，最大保護(hù)距離為30m（11.2.3 ）；建議電池室要求設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)并建議安裝感煙或吸氣式感煙探測(cè)器，對(duì)于可能產(chǎn)生可燃?xì)怏w的電池，電池室宜裝設(shè)可燃?xì)怏w報(bào)警裝置（11.4.1 、11.4.3）?；旧?，將儲(chǔ)能電站視同為丁戊類建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，這是嚴(yán)重違反消防原則的問題，原因是早期國內(nèi)在電池消防上的認(rèn)識(shí)嚴(yán)重不足，同時(shí)缺乏消防科研機(jī)構(gòu)及專家的參與。    

2020年出臺(tái)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《磷酸鐵鋰》，由于國內(nèi)外發(fā)生了幾十宗儲(chǔ)能電站起火爆炸事故，國內(nèi)逐步認(rèn)識(shí)到儲(chǔ)能電站的火災(zāi)危險(xiǎn)性，也參照了國際上比較原始版的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定需要設(shè)置消防給水系統(tǒng)（預(yù)制艙只能使用室外消火栓系統(tǒng)），并要求預(yù)制艙內(nèi)應(yīng)設(shè)置細(xì)水霧、氣體等固定自動(dòng)滅火系統(tǒng)，滅火系統(tǒng)類型、技術(shù)參數(shù)應(yīng)經(jīng)電力儲(chǔ)能用模塊級(jí)磷酸鐵鋰電池實(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)驗(yàn)證（4.8.1）；提出固定自動(dòng)滅火系統(tǒng)的啟動(dòng)應(yīng)根據(jù)先斷電、后滅火的原則實(shí)施（4.8.3）；增加艙內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w探測(cè)器的要求（4.9.3）；增加環(huán)形消防車道的設(shè)置要求（4.12.1 ）。與《儲(chǔ)能電站規(guī)范》相比，不過是將ESS儲(chǔ)存建筑從丁戊類建筑提升到丙類建筑，最大的轉(zhuǎn)變是增加了室內(nèi)自動(dòng)滅火系統(tǒng)，相應(yīng)低增加啟動(dòng)滅火系統(tǒng)的探測(cè)系統(tǒng)的要求，但遺憾的是拋棄了國際上常用的噴淋系統(tǒng)，選擇了細(xì)水霧或氣體滅火系統(tǒng)，存在相當(dāng)多問題。

在滅火設(shè)施上的規(guī)定，《磷酸鐵鋰》存在較大的問題，限制必須設(shè)置設(shè)置細(xì)水霧、氣體滅火系統(tǒng)，已經(jīng)不合適，雖然要求選用的滅火系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)電力儲(chǔ)能用模塊級(jí)磷酸鐵鋰電池實(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)驗(yàn)證，并要求自動(dòng)滅火系統(tǒng)應(yīng)滿足撲滅火災(zāi)和持續(xù)抑制復(fù)燃的要求，這種要求，目前是不存在的滿足這種功能的滅火系統(tǒng)，測(cè)試能夠滿足，說明是測(cè)試設(shè)計(jì)出問題。附錄也提供了實(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如要求試驗(yàn)環(huán)境與實(shí)際預(yù)制艙一致，但是，僅要求放置至少一組電池架，一組電池架內(nèi)有多少電池不明，都沒有限制一組電池架內(nèi)部的電池?cái)?shù)量和規(guī)格必須與實(shí)際儲(chǔ)存一致，且實(shí)際預(yù)制艙內(nèi)部有多少組電池機(jī)架？電池架之間是否存在防火分隔？間距多少，一個(gè)機(jī)架火災(zāi)后能否蔓延到其他機(jī)架？能否造成相鄰機(jī)架上的電池級(jí)聯(lián)熱失控？大量的電池若熱失控后噴射大量的氣體，環(huán)境溫度可以到達(dá)多少溫度？維持多長(zhǎng)時(shí)間？圍蔽結(jié)構(gòu)泄壓導(dǎo)致氣體抑制濃度下降后是否還有效？氣體抑制時(shí)間內(nèi)如何降溫？開門進(jìn)入空氣后能否復(fù)燃或者爆炸？這些都是試驗(yàn)需要弄清楚的關(guān)鍵問題。因?yàn)殡姵靥嗔?，風(fēng)險(xiǎn)難以預(yù)估，而試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)提供的空間內(nèi)電池太少了，稍加分析就知道任何滅火系統(tǒng)均能有效控火（具體見后續(xù)文章）。與淬火油滅火的案例相同，邏輯上等同于采用食用油能澆滅香煙煙頭，證明食用油可以滅火。少量電池的測(cè)試，與密集儲(chǔ)存的ESS，完全是兩種不同性質(zhì)的火災(zāi)，量變導(dǎo)致質(zhì)變。    

2022年出臺(tái)推薦性標(biāo)準(zhǔn)《儲(chǔ)能電站規(guī)程》，在消防設(shè)計(jì)上，與《儲(chǔ)能電站規(guī)范》、《磷酸鐵鋰》相比，變化不大，要求設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，不限制為細(xì)水霧、氣體兩種固定自動(dòng)滅火系統(tǒng)，但要求滅火介質(zhì)應(yīng)具有良好的絕緣性和降溫性能，自動(dòng)滅火系統(tǒng)應(yīng)滿足撲滅火災(zāi)和持續(xù)抑制復(fù)燃的要求，這樣的規(guī)定，與《磷酸鐵鋰》一樣無法解決問題，因?yàn)槟壳叭虿淮嬖谀苓_(dá)到這個(gè)目標(biāo)的滅火系統(tǒng)。

《儲(chǔ)能電站規(guī)程》增加了要求：鋰離子電池室/艙自動(dòng)滅火系統(tǒng)的最小保護(hù)單元宜為電池模塊，每個(gè)電池模塊可單獨(dú)配置滅火介質(zhì)噴頭或探火管。這個(gè)規(guī)定令人費(fèi)解，電池模塊（module）是由電池單體（電芯）采用串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)連接方式，且只有一對(duì)正負(fù)極輸出端子的電池組合體，還宜包括外殼，管理與保護(hù)裝置等部件（見下圖），普通的電池模塊容量和體積都很小，一般的標(biāo)準(zhǔn)電池模塊尺寸為622x213x161(單位：mm），即使是儲(chǔ)能電池模組（module），尺寸大些，如某產(chǎn)品43kWh最大尺寸也只是810x1094x250，沒有空間內(nèi)置噴頭和探火管。    

實(shí)際上，《磷酸鐵鋰》規(guī)定能量型電池模塊不宜超過15kWh/塊（4.2.2），磷酸鐵鋰是最安全的尚且如此，其他電池模塊理該更小。

這個(gè)規(guī)定不可能實(shí)現(xiàn)，一個(gè)儲(chǔ)能電站，存在多少無數(shù)電池模塊，每個(gè)電池模塊不可能單獨(dú)配置滅火介質(zhì)噴頭或探火管?；蛟S規(guī)范的本意是不是每個(gè)電池機(jī)架（箱）這只是筆者的猜測(cè)了，因?yàn)閲鴥?nèi)外市場(chǎng)上均有一體柜的產(chǎn)品，即就是將機(jī)架封閉起來，高度一般在2300左右，內(nèi)部配置冷卻系統(tǒng)、滅火設(shè)施等。這種一體柜更適合室外單獨(dú)使用，也可以在建筑內(nèi)陣列安裝，但不宜在預(yù)制艙內(nèi)安裝。    

目前我國的儲(chǔ)能電站示范工程建設(shè)都執(zhí)行這些規(guī)范的要求，基本上都采用了氣體滅火系統(tǒng)，上圖的某產(chǎn)品配備了氣溶膠。    

國內(nèi)儲(chǔ)能電站消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，存在嚴(yán)重的問題，與國外主流規(guī)范相比較，明顯落后于幾個(gè)時(shí)代，出現(xiàn)了鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)先世界，消防技術(shù)嚴(yán)重拖后腿的狀態(tài)，這也影響我國鋰離子電池產(chǎn)品的世界影響力。例如，國外產(chǎn)品在嚴(yán)格控制機(jī)架的防火分隔，我們還習(xí)慣生產(chǎn)火燒連營(yíng)預(yù)制艙：

03

我國相關(guān)鋰離子電池工廠消防標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于鋰離子電池生產(chǎn)方面，2017年出臺(tái)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《鋰安規(guī)》，《鋰安規(guī)》在消防上的主要貢獻(xiàn)是將生產(chǎn)企業(yè)的各種場(chǎng)所火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行細(xì)分，但遺憾的是，將注液、化成、老化和靜置車間劃入甲乙類和丙類場(chǎng)所兩種，區(qū)別在于兩種條件，一是貨架高度及是否貨架自帶滅火排煙裝置，二是有沒有充足的通風(fēng)設(shè)施，通風(fēng)滿足要求的為丙類，沒有設(shè)置或通風(fēng)量不滿足則為甲乙類，這是一條顛覆傳統(tǒng)消防觀念的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)消防觀點(diǎn)認(rèn)為，有泄漏甲類氣體的場(chǎng)所為甲類場(chǎng)所，必須滿足事故通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，若不存在甲類氣體泄漏，只有普通可燃物的場(chǎng)所為丙類，不需要事故通風(fēng)，這里變成甲類不需要通風(fēng)，丙類需要通風(fēng)。雖然《鋰安規(guī)》在化成、注液車間另有要求事故通風(fēng)達(dá)到12次/h 的能力，但自身就存在矛盾。    

2019年出臺(tái)國家標(biāo)準(zhǔn)《鋰廠標(biāo)》，在消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上與《鋰安規(guī)》缺乏聯(lián)系，有改進(jìn)的，如要求化成車間必須通過防火分隔成獨(dú)立的防火單元。但總體上，《鋰廠標(biāo)》在消防標(biāo)準(zhǔn)上，還不如《鋰安規(guī)》詳盡，如各種場(chǎng)所的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類，《鋰安規(guī)》相比更加詳細(xì)。在滅火設(shè)施的規(guī)定上，存在一定的問題，如要求“采用高架堆垛形式的分容、化成工藝區(qū)域，宜采用早期抑制快速響應(yīng)噴頭”，采用ESFR噴頭，應(yīng)用在鋰離子電池火災(zāi)中是違反技術(shù)原則的（見后述），而且，化成、靜置、老化車間，不應(yīng)采用高架堆垛形式，原因是下層電池?zé)崾Э?，迅速造成上面的電池?zé)崾Э兀鸹鸬奖ㄖg的時(shí)間極短，應(yīng)嚴(yán)禁這種高架堆垛形式。即使按《鋰安規(guī)》，高架堆垛化成、靜置、老化車間劃成甲類場(chǎng)所并按照甲類場(chǎng)所進(jìn)行設(shè)計(jì)限制，往往不具備設(shè)計(jì)條件。

04

我國相關(guān)室內(nèi)充電設(shè)施消防標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于建筑內(nèi)部鋰離子電池交通工具使用空間的消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是室內(nèi)充電設(shè)施的消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，所有消防專業(yè)機(jī)構(gòu)和消防專家集體回避了這些標(biāo)準(zhǔn)（后述文章會(huì)專題討論室內(nèi)充電設(shè)施的問題）。

2014年出臺(tái)了GB50966-2014《電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，適用于采用整車充電模式的獨(dú)立建設(shè)的電動(dòng)汽車充電站的設(shè)計(jì)，與2015年出臺(tái)的GB/T51077-2015《電動(dòng)汽車電池更換站設(shè)計(jì)規(guī)范》，消防定位完全與《儲(chǔ)能電站規(guī)范》相同?；景闯潆娫O(shè)施及電動(dòng)汽車按戊類設(shè)計(jì)。    

2017年12月29日，公安部發(fā)布《關(guān)于規(guī)范電動(dòng)車停放充電加強(qiáng)火災(zāi)防范的通告》，是我國電池消防的一個(gè)重要里程碑，在多如牛毛的火災(zāi)事故中吸取教訓(xùn)，針對(duì)電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車和電動(dòng)三輪車，嚴(yán)禁在建筑內(nèi)的共用走道、樓梯間、安全出口處等公共區(qū)域停放或者充電。且要求公民應(yīng)盡量不在個(gè)人住房?jī)?nèi)停放或充電，確需停放和充電的，應(yīng)當(dāng)落實(shí)隔離、監(jiān)護(hù)等防范措施，防止發(fā)生火災(zāi)。然而，對(duì)于特別分散的居民用戶，難以有效管理，事故仍然此起彼伏。

2018年底出臺(tái)了GB/T51313-2018《電動(dòng)汽車分散充電設(shè)施工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，適應(yīng)范圍明確僅適應(yīng)用戶居住地停車位、單位停車場(chǎng)、公共建筑物停車場(chǎng)、社會(huì)公共停車場(chǎng)、路內(nèi)臨時(shí)停車位等配建的為電動(dòng)汽車提供電能的設(shè)施，包括充電設(shè)備、供電系統(tǒng)、配套設(shè)施等。但內(nèi)容卻有幾條涉及到汽車庫建筑，有點(diǎn)此地?zé)o銀三百兩的感覺，也造成本推薦性標(biāo)準(zhǔn)被廣泛應(yīng)用于獨(dú)立及附建停車庫的充電設(shè)施區(qū)域。GB/T51313消防上基本按照燃油汽車庫標(biāo)準(zhǔn)《車火規(guī)》的思路，不具備針對(duì)性，與《車火規(guī)》的主要區(qū)別是的在車庫防火分區(qū)內(nèi)增加了設(shè)立防火單元的要求，將防火分區(qū)再分隔成4個(gè)防火單元。并將滅火器配置標(biāo)準(zhǔn)提高到嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)，推薦使用干粉滅火器。

2021年出臺(tái)了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/ASC17-2021《電動(dòng)汽車充換電設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，是適應(yīng)于所有建筑內(nèi)部電動(dòng)汽車充換電設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)，但是，由于缺乏消防專家的參與，存在不少消防隱患，首先是在允許電動(dòng)汽車充換電設(shè)施進(jìn)入建筑室內(nèi)的根本問題，缺乏研究成果支持，而且在室內(nèi)電動(dòng)汽車充換電設(shè)施消防措施上也缺乏針對(duì)性，基本也是沿用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，不同的要求如下：噴淋系統(tǒng)最小出水設(shè)計(jì)時(shí)間從1h改為2h；增加了充電設(shè)備配電保護(hù)開關(guān)設(shè)置分勵(lì)脫扣器，用于發(fā)生火災(zāi)聯(lián)動(dòng)斷電；電池更換站應(yīng)配備消防沙箱或沙坑，其內(nèi)存儲(chǔ)的沙子應(yīng)能掩埋整塊電池。    

除了國家層面上的標(biāo)準(zhǔn)，一些地方陸續(xù)出臺(tái)電動(dòng)汽車充電設(shè)施、電動(dòng)非機(jī)動(dòng)車充電設(shè)施的地方標(biāo)準(zhǔn)，最為知名的是廣東省標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)程》DBJ/T15-150-2018，率先明確允許電動(dòng)汽車充換電設(shè)施進(jìn)入建筑室內(nèi)，且不限制位置，破天荒地采用泡沫噴淋滅火系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車的滅火系統(tǒng)，受到社會(huì)的廣泛批評(píng)。其他地方標(biāo)準(zhǔn)，基本上也是在廣東省標(biāo)的基礎(chǔ)上略有變化，都取消泡沫噴淋滅火系統(tǒng)的規(guī)定，防火單元?jiǎng)澐稚想m然不同但方向相同，對(duì)室內(nèi)充電設(shè)施場(chǎng)所也有所限制，如《海南省電動(dòng)汽車充電設(shè)施建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ46-041-2022限制室內(nèi)充電設(shè)施僅可設(shè)于1~3層及地下1層。

同樣，電動(dòng)自行車充電設(shè)施也全面進(jìn)入建筑內(nèi)部，北京、海南、江蘇等地也出臺(tái)了相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)，消防基本思路與電動(dòng)汽車一致。

總體來說，充電設(shè)施進(jìn)入建筑內(nèi)，是國情的需要，但也帶來極大的火災(zāi)隱患，在消防設(shè)計(jì)上需要深入研究，明顯的，上述這些標(biāo)準(zhǔn)，尤其是地方標(biāo)準(zhǔn)，消防上偏離了鋰離子電池火災(zāi)的特點(diǎn)。

05

我國相關(guān)室內(nèi)自用蓄電池消防標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于建筑內(nèi)部?jī)?chǔ)存配置的建筑及生產(chǎn)自用的蓄電池儲(chǔ)存，美國標(biāo)準(zhǔn)制定歷史較久，規(guī)定非常詳細(xì)，也很成熟。國內(nèi)相關(guān)消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一片空白，實(shí)際應(yīng)用上一片混亂，存在嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。筆者了解的僅有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL5027-2015《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》，還不是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，有涉及到的僅僅是要求鋰電池、鈉硫電池應(yīng)設(shè)置在專用房間，消防設(shè)施竟然是設(shè)置消防砂箱及設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)，明顯是缺乏消防專家參與的標(biāo)準(zhǔn)。DL5027最大的進(jìn)步是鋰電池、鈉硫電池設(shè)置專用房間，實(shí)際上，所有電化學(xué)電池都需要（NFPA有要求設(shè)置專用房間），目前普遍是混合儲(chǔ)存，沒有專用蓄電池室：    

筆者也多次提出相關(guān)建議及呼吁重視蓄電池室火災(zāi)，配套相應(yīng)的消防設(shè)施［1］，但目前國內(nèi)消防標(biāo)準(zhǔn)仍然是一片空白，而且作為備用電源的室內(nèi)電池儲(chǔ)存的消防研究和較少見，室內(nèi)自用蓄電池火災(zāi)常見報(bào)道。    

06

小結(jié)

我國鋰離子電池技術(shù)發(fā)展、生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)先于全球，國外主要方向在于較高危險(xiǎn)性的三元鋰離子電池，經(jīng)過多年的火災(zāi)教訓(xùn)，特斯拉汽車宣布會(huì)逐步放棄而改用中國產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池，同樣，ESS也將會(huì)更多使用中國電池。

鋰離子電池的廣泛生產(chǎn)和應(yīng)用，也僅僅為10余年的時(shí)間，雖然目前全球上沒有合適的滅火劑，國外主流消防標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)經(jīng)歷了幾次蛻變，在防火的綜合措施上，已經(jīng)具備較高的可靠度。但我國相關(guān)消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)上嚴(yán)重滯后，消防投入不少，但不一定能夠防范火災(zāi)，筆者多年來說得最多的一句口頭禪形容中國消防設(shè)計(jì)就是“花錢干壞事”，而ESS、充電設(shè)施消防，就是典型的一個(gè)方面。    

鋰離子工廠消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)卻相反，與其他相同危險(xiǎn)性或更低危險(xiǎn)性的工廠相比較，消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上降低了不少要求。原因是生產(chǎn)企業(yè)主導(dǎo)的專業(yè)工廠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，比通用標(biāo)準(zhǔn)降低了要求，這是不應(yīng)該的，需要更多的消防專家介入到標(biāo)準(zhǔn)的修訂和完善。

對(duì)于室內(nèi)自用蓄電池組，國外相關(guān)消防標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有近30年的歷史，并多次改版和完善，我國目前還是空白，連最起碼的防火分隔保護(hù)措施都沒有要求，這是嚴(yán)重滯后的，值得消防行業(yè)檢討和反思。

［1］《電房消防設(shè)計(jì)探討》，劉植蓬，本公眾號(hào)文章    

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