轉(zhuǎn)載。劉植蓬

采用下列簡稱：

1.《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版）簡稱：《建規(guī)》

2.《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范 》GB50067-2014簡稱：《車火規(guī)》

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

4.《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50084-2017簡稱：《噴規(guī)》

5.《鋰離子電池工廠設(shè)計標(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簡稱：《鋰安規(guī)》

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

8.《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》GB51048-2014簡稱：《儲能電站規(guī)范》

9.《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》GB/T42288-2022簡稱：《儲能電站規(guī)程》

10.《Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems》NFPA855-2020簡稱：NFPA855-2020

11.《Standard for the Installation of Stationary Energy Storage Systems》NFPA855-2023簡稱：NFPA855-2023

12.FM Global Property Loss Prevention Data Sheets 5-33《ELECTRICAL ENERGY STORAGE SYSTEMS》簡稱：FM5-33

13.儲能系統(tǒng) ( Energy Storage Systems)簡稱：ESS

00

前言

上文介紹了鋰離子電池火災(zāi)的特點，綜合大量的火災(zāi)事故，提出電池火災(zāi)事故消防應(yīng)對機制，強調(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)施在鋰離子電池場所的應(yīng)用及存在問題，提高整體對鋰離子電池火災(zāi)治理上的技術(shù)認(rèn)識水平，是本系列文章的重點內(nèi)容，本文先將鋰離子電池危險場所的國內(nèi)外消防設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的情況做一下介紹，并分析對比。

01

國際儲能電站消防標(biāo)準(zhǔn)概況

對于大型交通工具內(nèi)部、建筑內(nèi)部儲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，如美國1997版《統(tǒng)一消防規(guī)范》開始針對固定式鉛酸電池系統(tǒng)提出消防設(shè)計要求，2006版擴大到多種新型電池，包括鋰離子電池。對于室內(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（限于筆者個人技術(shù)資料的貧乏），估計還沒有，因此下面著重介紹專業(yè)儲能電站消防標(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，往往只有是實驗室的一些結(jié)論，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，重點在于電氣安全，消防設(shè)施上比較欠缺，在多次儲能電站火災(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）儲能項目爆炸事件之后，NFPA于2021年7月發(fā)布針對McMicken火災(zāi)的消防技術(shù)總結(jié)《ESS特別報告》，這個時候，國外基本上解決ESS消防上的分歧，充分認(rèn)識到氣體滅火系統(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壞時產(chǎn)生的廢氣，無法限制惰化期間熱失控造成單個單元柜（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，可能會出現(xiàn)更危險的情況；防爆通風(fēng)比抑制火災(zāi)更重要。如果氣體檢測系統(tǒng)在抑制過程中繼續(xù)看到可燃氣體或有毒氣體的水平增加，則可能需要通過與氣體檢測系統(tǒng)的直接連接或手動操作來開始排氣。抑制系統(tǒng)可能還沒有達到它們的保持時間，藥劑可能會被排出。即使火災(zāi)已經(jīng)撲滅并達到了保持時間，在發(fā)生任何后續(xù)事件時，包括由于滯留能量導(dǎo)致的回流，仍應(yīng)監(jiān)測氣體檢測系統(tǒng)和降溫。    

ESS消防設(shè)計標(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)委員會批準(zhǔn)成立NFPA儲能系統(tǒng)技術(shù)委員會，開展NFPA855（固定式儲能系統(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全球財產(chǎn)損失預(yù)防數(shù)據(jù)表5-33《電能存儲系統(tǒng)》，并于2020年7月發(fā)布修訂版。

鋰離子儲能設(shè)施需要解決的危險包括火災(zāi)和爆炸危險、化學(xué)危險、電氣危險、滯留或儲存能量危險以及物理危險。NFPA855中，防火設(shè)計主要要求有防火分隔、儲能設(shè)施規(guī)?？刂啤⒒馂?zāi)探測與撲救、爆炸控制、排氣通風(fēng)、氣體探測等要求。    

儲能設(shè)施規(guī)?？刂坪头阑鸱指羯?，如要求可移動建筑或集裝箱應(yīng)具有2小時耐火極限，室外集裝箱最小防火間距20英尺（若增設(shè)3h防火墻可減?。覂?nèi)空間上，也限制儲能容器之間、與可燃物和疏散門、安全出口之間的最小間距。儲能單元需要限制最大規(guī)模，是因為任一隔模塊熱失控基本上會造成整個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限制最大儲能規(guī)模，除偏遠地區(qū)室外安裝，其他場所通過火災(zāi)和防爆測試機消防分析兩種情況外，所有類型儲能系統(tǒng)（ESS）限制最大規(guī)模為600KWh（見下表，一個ESS電站往往由多個ESS組成），限制鋰離子電池簇最大存儲能量為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)模目的是防止單個儲能裝置內(nèi)的火災(zāi)輕易蔓延到相鄰的儲能裝置或蔓延出安裝ESS的火災(zāi)區(qū)域，還能降低一個裝置內(nèi)的火勢通過輻射傳熱點燃相鄰裝置或沖破墻壁的可能性。

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

鋰離子電池ESS被要求設(shè)置自動滅火設(shè)施，滿足防火及爆炸試驗要求的專用ESS建筑或室外步入式封閉箱，不需要自動防火控制和滅火系統(tǒng)的保護。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)，儲能單元（簇）規(guī)模低于50KWh的噴淋系統(tǒng)噴水強度不低于12L/（min·m2），超過50KWh電池簇則應(yīng)通過試驗確定噴水強度（任何設(shè)施都需要通過測試，否則不允許超過50KWh）。

備用自動控火和抑制系統(tǒng)則需要提供火災(zāi)和爆炸試驗的報告，測試的代表性電池、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拥碾姵厥аb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）,測試應(yīng)由經(jīng)批準(zhǔn)的測試實驗室進行或見證并報告，報告需要鑒定產(chǎn)生的氣體成分，證明一個ESS單元（簇）的火災(zāi)不會蔓延到相鄰單元（簇）。

也就是說，測試必須是完全真實的測試，而不是在相同尺寸的大空間內(nèi)放置一個電池機柜，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，并不斷強調(diào)，防爆通風(fēng)比抑制火災(zāi)更重要。如果氣體檢測系統(tǒng)在抑制過程中繼續(xù)看到可燃氣體或有毒氣體的水平增加，則可能需要通過與氣體檢測系統(tǒng)的直接連接或手動操作來開始排氣。抑制系統(tǒng)可能還沒有達到它們的保持時間，藥劑可能會被排出。即使火災(zāi)已經(jīng)撲滅并達到了保持時間，在發(fā)生任何后續(xù)事件時，包括由于滯留能量導(dǎo)致的回流，仍應(yīng)監(jiān)測氣體檢測系統(tǒng)和降溫。

FM Global于2017年1月首次發(fā)布FM全球財產(chǎn)損失預(yù)防數(shù)據(jù)表FM5-33《電能存儲系統(tǒng)》，2019年美國亞利桑那州McMicken儲能項目爆炸事件之后，F(xiàn)M迅速反應(yīng)，臨時修訂并于2020年7月發(fā)布。進行了以下實質(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)添加了機械通風(fēng)（防爆通風(fēng)）的建議。

(5)添加了有關(guān)機架之間間隔距離的建議。

(6)添加了供水持續(xù)時間的建議。

(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)測的建議。    

(9)添加了對事故后消防值班的建議。

(10)擴展了與 FM Global Research 有關(guān)噴頭保護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，如規(guī)定提供至少1小時的防火房間、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機架，在相鄰機架之間安裝堅固、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)計噴水強度不低于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)在儲存區(qū)域內(nèi)進行防火分隔：垂直于機架門或開口的相鄰機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，以防止火災(zāi)蔓延；確保隔板從機架表面延伸至少12英寸（0.3米）。在每個機架的背面（非過道）安裝一個實心金屬隔板，以防止熱量傳遞到下一排的相鄰機架。    

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

(1)相對于危險的有效性。截至 2019 年，沒有證據(jù)表明氣體保護系統(tǒng)能有效撲滅或控制涉及儲能系統(tǒng)的火災(zāi)。氣體保護系統(tǒng)可能會惰化或中斷火災(zāi)的化學(xué)反應(yīng)，但只能持續(xù)一段時間。保持時間一般為十分鐘，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架。

(2)冷卻。FM Global的研究表明，冷卻周圍環(huán)境是保護結(jié)構(gòu)或周圍占用的關(guān)鍵因素，因為目前還沒有辦法用噴淋灑水器撲滅ESS火災(zāi)。氣體保護系統(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)可能會在最初的火災(zāi)被認(rèn)為撲滅數(shù)小時后死灰復(fù)燃。由于氣體保護系統(tǒng)只能噴放一次，因此隨后的復(fù)燃將發(fā)生在未受保護的場所。    

火災(zāi)探測要求，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（電池級別）、熱失控跳閘（電池級）、機架交換機故障跳閘（機架級）、逆變器/充電器故障跳閘（監(jiān)控級），提供在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。消防上主要側(cè)重提供具有高位報警的溫度監(jiān)控，以及要求設(shè)置防爆通風(fēng)及為防爆通風(fēng)服務(wù)的可燃氣體探測系統(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，能夠避免任一機架內(nèi)電池?zé)崾Э赜绊懙较噜彽臋C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，因為噴水難免也會影響其他機架內(nèi)電池外部短路而產(chǎn)生熱失控。

戶用儲能，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，獨立居住建筑較少，戶用儲能缺乏設(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要求不低于235℃，燃點不低于260℃。相對于柴油是難燃一些，但相對木柴等固體可燃物，更加易燃，火場高溫下蒸汽濃度達到爆炸極限也會爆炸。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)識呢？原因是生產(chǎn)上經(jīng)驗，誤導(dǎo)了他們的認(rèn)識。 

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，高溫（超過閃點）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，不會繼續(xù)燃燒。因此，淬火油容積必須遠遠大于鐵件，才能迅速降溫，達到淬火的目的，同時也能夠避免燃燒。因而，缺乏燃燒學(xué)常識的群體，容易被這種表面跡象所誤導(dǎo)：一個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，有時候點風(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，就不能滅火，反而是火上加油。這道理很簡單，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，提供極大風(fēng)量助燃，而不是吹熄燃煤。這個道理很淺顯，換成大家都熟悉的語言就是“量變造成質(zhì)變”。    

很多科學(xué)實驗，由于無法做到全尺寸實驗，往往按比例縮小了規(guī)模，本來是可行的方式，只要在實驗結(jié)論上分析比例模型實驗結(jié)果與全尺寸實驗的區(qū)別便可。當(dāng)分析后存在相反結(jié)論可能的或存疑的，宜再進行全尺寸實驗驗證。但我國經(jīng)常在非全尺寸實驗得出錯誤的實驗結(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，幾乎所有的實驗都是采用基本模塊進行實驗，報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《儲能電站規(guī)范》，規(guī)定儲能電站在消防設(shè)計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不低于二級，體積不超過3000m3，且火災(zāi)危險性為戊類時，可不設(shè)消防給水（11.2.1 ）；耐火等級為一、二級且可燃物較少的丁、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。單個砂池容量不應(yīng)小于1m3，最大保護距離為30m（11.2.3 ）；建議電池室要求設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)并建議安裝感煙或吸氣式感煙探測器，對于可能產(chǎn)生可燃氣體的電池，電池室宜裝設(shè)可燃氣體報警裝置（11.4.1 、11.4.3）?；旧?，將儲能電站視同為丁戊類建筑進行設(shè)計，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)識嚴(yán)重不足，同時缺乏消防科研機構(gòu)及專家的參與。    

2020年出臺團體標(biāo)準(zhǔn)《磷酸鐵鋰》，由于國內(nèi)外發(fā)生了幾十宗儲能電站起火爆炸事故，國內(nèi)逐步認(rèn)識到儲能電站的火災(zāi)危險性，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)置細水霧、氣體等固定自動滅火系統(tǒng)，滅火系統(tǒng)類型、技術(shù)參數(shù)應(yīng)經(jīng)電力儲能用模塊級磷酸鐵鋰電池實體火災(zāi)模擬試驗驗證（4.8.1）；提出固定自動滅火系統(tǒng)的啟動應(yīng)根據(jù)先斷電、后滅火的原則實施（4.8.3）；增加艙內(nèi)設(shè)置可燃氣體探測器的要求（4.9.3）；增加環(huán)形消防車道的設(shè)置要求（4.12.1 ）。與《儲能電站規(guī)范》相比，不過是將ESS儲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)自動滅火系統(tǒng)，相應(yīng)低增加啟動滅火系統(tǒng)的探測系統(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)電力儲能用模塊級磷酸鐵鋰電池實體火災(zāi)模擬試驗驗證，并要求自動滅火系統(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)，測試能夠滿足，說明是測試設(shè)計出問題。附錄也提供了實體火災(zāi)模擬試驗標(biāo)準(zhǔn)，如要求試驗環(huán)境與實際預(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)部的電池數(shù)量和規(guī)格必須與實際儲存一致，且實際預(yù)制艙內(nèi)部有多少組電池機架？電池架之間是否存在防火分隔？間距多少，一個機架火災(zāi)后能否蔓延到其他機架？能否造成相鄰機架上的電池級聯(lián)熱失控？大量的電池若熱失控后噴射大量的氣體，環(huán)境溫度可以到達多少溫度？維持多長時間？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？氣體抑制時間內(nèi)如何降溫？開門進入空氣后能否復(fù)燃或者爆炸？這些都是試驗需要弄清楚的關(guān)鍵問題。因為電池太多了，風(fēng)險難以預(yù)估，而試驗標(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。少量電池的測試，與密集儲存的ESS，完全是兩種不同性質(zhì)的火災(zāi)，量變導(dǎo)致質(zhì)變。    

2022年出臺推薦性標(biāo)準(zhǔn)《儲能電站規(guī)程》，在消防設(shè)計上，與《儲能電站規(guī)范》、《磷酸鐵鋰》相比，變化不大，要求設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，不限制為細水霧、氣體兩種固定自動滅火系統(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，因為目前全球不存在能達到這個目標(biāo)的滅火系統(tǒng)。

《儲能電站規(guī)程》增加了要求：鋰離子電池室/艙自動滅火系統(tǒng)的最小保護單元宜為電池模塊，每個電池模塊可單獨配置滅火介質(zhì)噴頭或探火管。這個規(guī)定令人費解，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。

這個規(guī)定不可能實現(xiàn)，一個儲能電站，存在多少無數(shù)電池模塊，每個電池模塊不可能單獨配置滅火介質(zhì)噴頭或探火管。或許規(guī)范的本意是不是每個電池機架（箱）這只是筆者的猜測了，因為國內(nèi)外市場上均有一體柜的產(chǎn)品，即就是將機架封閉起來，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)儲能電站消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，存在嚴(yán)重的問題，與國外主流規(guī)范相比較，明顯落后于幾個時代，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)格控制機架的防火分隔，我們還習(xí)慣生產(chǎn)火燒連營預(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年出臺團體標(biāo)準(zhǔn)《鋰安規(guī)》，《鋰安規(guī)》在消防上的主要貢獻是將生產(chǎn)企業(yè)的各種場所火災(zāi)危險性進行細分，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)。因為傳統(tǒng)消防觀點認(rèn)為，有泄漏甲類氣體的場所為甲類場所，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)達到12次/h 的能力，但自身就存在矛盾。    

2019年出臺國家標(biāo)準(zhǔn)《鋰廠標(biāo)》，在消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上與《鋰安規(guī)》缺乏聯(lián)系，有改進的，如要求化成車間必須通過防火分隔成獨立的防火單元。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，如各種場所的火災(zāi)危險性分類，《鋰安規(guī)》相比更加詳細。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?，起火到爆炸之間的時間極短，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所并按照甲類場所進行設(shè)計限制，往往不具備設(shè)計條件。

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)計標(biāo)準(zhǔn)，尤其是室內(nèi)充電設(shè)施的消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，所有消防專業(yè)機構(gòu)和消防專家集體回避了這些標(biāo)準(zhǔn)（后述文章會專題討論室內(nèi)充電設(shè)施的問題）。

2014年出臺了GB50966-2014《電動汽車充電站設(shè)計規(guī)范》，適用于采用整車充電模式的獨立建設(shè)的電動汽車充電站的設(shè)計，與2015年出臺的GB/T51077-2015《電動汽車電池更換站設(shè)計規(guī)范》，消防定位完全與《儲能電站規(guī)范》相同。基本按充電設(shè)施及電動汽車按戊類設(shè)計。    

2017年12月29日，公安部發(fā)布《關(guān)于規(guī)范電動車停放充電加強火災(zāi)防范的通告》，是我國電池消防的一個重要里程碑，在多如牛毛的火災(zāi)事故中吸取教訓(xùn)，針對電動自行車、電動摩托車和電動三輪車，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)盡量不在個人住房內(nèi)停放或充電，確需停放和充電的，應(yīng)當(dāng)落實隔離、監(jiān)護等防范措施，防止發(fā)生火災(zāi)。然而，對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年底出臺了GB/T51313-2018《電動汽車分散充電設(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、公共建筑物停車場、社會公共停車場、路內(nèi)臨時停車位等配建的為電動汽車提供電能的設(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個防火單元。并將滅火器配置標(biāo)準(zhǔn)提高到嚴(yán)重危險級，推薦使用干粉滅火器。

2021年出臺了團體標(biāo)準(zhǔn)T/ASC17-2021《電動汽車充換電設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，是適應(yīng)于所有建筑內(nèi)部電動汽車充換電設(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，首先是在允許電動汽車充換電設(shè)施進入建筑室內(nèi)的根本問題，缺乏研究成果支持，而且在室內(nèi)電動汽車充換電設(shè)施消防措施上也缺乏針對性，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)計時間從1h改為2h；增加了充電設(shè)備配電保護開關(guān)設(shè)置分勵脫扣器，用于發(fā)生火災(zāi)聯(lián)動斷電；電池更換站應(yīng)配備消防沙箱或沙坑，其內(nèi)存儲的沙子應(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)出臺電動汽車充電設(shè)施、電動非機動車充電設(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，率先明確允許電動汽車充換電設(shè)施進入建筑室內(nèi)，且不限制位置，破天荒地采用泡沫噴淋滅火系統(tǒng)作為電動汽車的滅火系統(tǒng)，受到社會的廣泛批評。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，防火單元劃分上雖然不同但方向相同，對室內(nèi)充電設(shè)施場所也有所限制，如《海南省電動汽車充電設(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，電動自行車充電設(shè)施也全面進入建筑內(nèi)部，北京、海南、江蘇等地也出臺了相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)，消防基本思路與電動汽車一致。

總體來說，充電設(shè)施進入建筑內(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。

05

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

對于建筑內(nèi)部儲存配置的建筑及生產(chǎn)自用的蓄電池儲存，美國標(biāo)準(zhǔn)制定歷史較久，規(guī)定非常詳細，也很成熟。國內(nèi)相關(guān)消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一片空白，實際應(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最大的進步是鋰電池、鈉硫電池設(shè)置專用房間，實際上，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)電池儲存的消防研究和較少見，室內(nèi)自用蓄電池火災(zāi)常見報道。    

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)，特斯拉汽車宣布會逐步放棄而改用中國產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池，同樣，ESS也將會更多使用中國電池。

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)計就是“花錢干壞事”，而ESS、充電設(shè)施消防，就是典型的一個方面。    

鋰離子工廠消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)卻相反，與其他相同危險性或更低危險性的工廠相比較，消防設(shè)計標(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)計探討》，劉植蓬，本公眾號文章    

（https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg5MDUxOTUxMg==&mid=2247484103&idx=1&sn=e76857b6330d8218a83016d23e7d662b&chksm=cfda2870f8ada166563eb384383fa6943a7022ee9581db8fcad52e736b3c885cfbc3e6e0fb06&token=1682682206&lang=zh_CN#rd）