2024年5月26日14时许，海南某市一70 MW农光互补型光伏储能电站磷酸铁锂电池预制舱发生火灾，火灾造成1组电池预制舱烧毁，未造成人员伤亡，未蔓延扩大，未发生次生灾害。本文基于该起火灾调查和案例复盘，提出保障光伏储能电站磷酸铁锂电池预制舱消防安全的对策建议。

1 储能电站基本情况

该农光互补型光伏储能电站项目位于空旷地带，周边无其他建筑和场所。项目总占地面积约83 万m2，总容量70 MW，配套建设17.5 MW/35 MWh的储能系统和约50 万m2的农光互补农业大棚。项目已经实现全容量并网发电，储能设备全部满负荷投入运行。该储能电站整体布局见图1。

图1 储能电站平面示意图

储能系统为7组磷酸铁锂电池预制舱，能量为2.5 MW/5.16 MWh。每个预制舱由16个电池簇组成，每个电池簇的能量为322.56 kWh；每个电池簇由15个电池模组串联组成，每个电池模组额定电压为76.8 V、容量为280 Ah、能量为21.5 kWh；每个电池模组采用24只磷酸铁锂电芯串联方式组成，单体电芯额定电压为3.2 V、容量为280 Ah、能量为0.896 kWh。6号电池预制舱内部布局见图2。

图2   6号电池预制舱内部示意图（单位：mm）

项目建有功率变换系统，设有7个储能变流器PCS舱。设有能量管理系统EMS，对储能系统进行综合管理、平滑控制。设有电池管理系统BMS，由电池模块管理单元BMU、电池簇管理单元BCU和电池堆/舱管理单元BSU组成，实时监测和记录电池运行情况。并设有2 750 kVA的隔离变压器。

储能电站设有消防给水系统，建有5个地上式室外消火栓和1个216 m³的消防水池。每组电池预制舱设有火灾自动报警系统、七氟丙烷气体灭火系统、可燃气体探测器和防爆型通风装置。站内设有消防控制室和水泵房，配备了灭火器材，设有环形消防车道。

2 火灾处置情况

2.1 火灾处置经过

接警后，当地消防部门立即启动三级火警调派力量。消防力量到场后，了解到6号电池预制舱温度异常过高、EMS反复告警、七氟丙烷气体灭火系统已启动、视频监控发现舱内有火光、舱体有烟雾冒出，浓烟、明火逐步向整个预制舱蔓延。遂立即划定安全区，疏散现场人员，切断电源，并组织力量利用移动水炮、灭火机器人等远程进行不间断地冷却和隔离，防止事故向附近电池舱蔓延。同时，启动与地方气象、水务、环保等部门的协作机制，与储能电站企业、工程施工、电池厂家技术人员会商研判，利用无人机红外技术、可燃气体检测仪、有毒气体检测仪、漏电监测仪等，实时监测电池舱表面温度和现场毒害气体浓度变化。

现场处置中，利用储能电站站区内的2个地上式室外消火栓、1个216 m³消防水池，农光互补区1个2 000 m³农业用水水源及补水设施，保证了现场处置不间断消防用水。经过24 h不间断冷却处置，有效控制了火势范围及蔓延危害，事故预制舱表面温度持续低于70 ℃，现场可燃气体浓度处于安全范围。综合研判现场情况、分析国内外事故案例并与相关专家沟通会商后，指挥部决定分批次打开电池簇舱门灭火，并强调个人防护和安全要求。2 h后，现场处置完毕。部分消防力量继续留守观察。火场处置用时约26 h，灭火冷却总用水量超过2 000 m³。

2.2 火灾处置经验

该起储能电站火灾发生后，事故预警、初期处置、灭火救援、现场防护等各方工作有效、积极，主要有以下经验：

1）预警系统发挥作用。EMS能量管理系统、BMS电池管理系统及时预警、及时动作、客观记录，为及时发现和处置灾情以及后续事故调查提供了重要支撑。

2）初期事故处置有序。事故发生后，管理系统及时动作，电池预制舱停止运行；火灾报警、灭火系统正常启动；值班人员第一时间拨打119电话报警；相关管理、技术人员及时到场。

3）侦察处置安全有力。消防力量到场后，第一时间了解管理系统和设备设施动作情况，迅速疏散在场人员，切断站区电源，启动部门和专业协作机制，利用技术手段全面监控现场安全条件。

4）灭火战术准确有效。现场指挥部与有关专家充分研判，采取“冷却控制、防蔓延、防伤亡”战术，远程使用移动水炮、灭火机器人不间断进行冷却和隔离，并进行实时技术监测，有效防止了衍生灾害。

5）开舱灭火慎重果断。现场指挥部综合研判冷却控制情况和火场温度、安全条件，打开站内其他电池预制舱了解舱内设施和结构，强化攻坚组安全防护，成功开舱灭火。

6）战勤保障全面有力。灭火作战持续时间长，消防员个人防护、消防装备、消防水源以及后勤保障各方面有序有力。特别是附近1处2 000 m³的农业用水，为不间断冷却用水提供了重要支撑。

3 火灾调查情况

该地启动火灾调查区域协作机制，并邀请全国火灾调查专家、消防科研机构专家参加。现场勘验时，全程落实有害气体现场监测和个人安全防护。

经查EMS告警记录，当日午时，6号PCS舱储能系统开机，充电压板投入，满功率开始充电；约1 h后，6号PCS舱4簇控制系统突然频繁紧急关机、复归；又1 h后，视频监控发现6号电池预制舱电气室中间底部出现火光，6号电池预制舱BMS三级故障，触发6号电池预制舱消防报警，七氟丙烷气体灭火装置启动。在场人员发现处置无效，立即打119电话报火警。

经勘查，6号电池预制舱全部过火，各电池模组安全阀全部开启，七氟丙烷钢瓶高温变色，气体全部释放。拆除6号电池预制舱全部电池簇进行比对，16个电池簇烧损情况见图3。

2号电池簇烧损程度较重，其他电池簇的烧损程度随着与2号电池簇的距离依次减轻。2号电池簇各电池模组过火，外观基本完好，烧损程度下重上轻，底部配电箱全部烧毁。6号PCS舱对应1号、2号电池簇防雷装置烧损，有过压短路痕迹。2号电池簇及内部电池模组烧损情况见图4。

图3   6号电池预制舱电池簇烧损情况

图4   2号电池簇及内部电池模组烧损情况

2号电池簇底部配电箱烧损情况见图5。

图5   2号电池簇配电箱烧损情况

综合调查情况，判定起火原因为6号电池预制舱内2号电池簇底部配电箱因外部高压冲击短路起火。

4 火灾暴露的消防安全问题

通过火灾调查及各方深入会商讨论，储能电站磷酸铁锂电池预制舱存在以下消防安全问题。

1）锂电池的火灾危险性等级划分标准、消防安全定性分类偏低。GB 51048-2014《电化学储能电站设计规范》第11.1.3条，将锂电池火灾危险性确定为戊类，并基于此规定了相关的平面布局、建筑防火、消防设施、消防管理等系列要求；GB/T 42288-2022《电化学储能电站安全规程》等标准也以戊类火灾风险为基础提出相对较低的消防安全要求。由于国家标准将锂电池火灾危险性确定为戊类，导致实践中锂电池储能电站消防安全设防标准偏低。有专家认为这一定性不符合锂电池的本质危险性，需要重新评判规划。比如，北京市地方标准DB11/T 1893-2021《电力储能系统建设运行规范》第4.2.2条，将锂离子电池火灾危险性确定为甲、乙类，并设定了较高的消防安全标准。

2）电池预制舱消防系统应对火灾的效果不明显，储能电站设计标准规范缺少灭火系统相关要求。本起事故的储能电站在电池预制舱设置七氟丙烷气体灭火系统，事故发生时已联动释放，但没有成功灭火，使用效果不显著。有的储能电站在电池舱同时设有气体灭火系统和自动喷水灭火系统，有的地方探索使用压缩氮气泡沫灭火系统、新型气溶胶灭火系统等。GB 51048-2014《电化学储能电站设计规范》并未强制规定设置灭火系统。但基于锂电池火灾特性，在内部灭火系统失效后，需要保障外部具备有效的灭火、隔离措施。本起事故储能电站消防用水设计严重不足，实战中无法保障冷却隔离用水需要；锂电池预制舱间的防火间距仅3 m，事故发生时无法有效防止火灾蔓延和进行灭火展开；储能电站消防设施和消防装备严重不足，缺少严格的防火防爆设计要求。

3）储能电站消防安全能力建设不充足，相关消防法规需要同步调整支持。储能电站是新能源领域的关键基础设施，其内部储存的能量密度高、火灾风险高，但是当前的消防管理策略通常将其视为普通社会单位处理。在法律法规方面，现行的《消防法》等法律体系不包含针对此类新兴产业专职消防队伍建设的要求，导致储能电站的消防安全保障制度不适应需求，无法构建高效、专业的消防应急体系。此外，储能电站专业技术人员在消防安全管理领域的专业性、实战经验、有效处置能力不足，无法保障火灾初期的响应速度，有增加火灾蔓延和扩大损失的风险。因此，完善储能电站的消防能力建设并推动相关消防法规的修订，已成为保障新能源产业安全发展的迫切需求。

4）磷酸铁锂电池热失控后存在爆炸风险，灭火处置应对措施存在争议。本起事故起火原因为电池模组外部配电盘电气短路，属于外部火源引发，电池模组内部反应不够充分，毒害气体释放量有限，爆炸风险相对较小。但关于磷酸铁锂电池热失控后爆炸的可能性仍存在较大争议。

5）储能行业安全、储能电站火灾风险评估未受到足够重视，缺少专业监测及定期审查。为落实能源安全战略，国家发展改革委、国家能源局印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》《“十四五”新型储能发展实施方案》等，电化学储能电站发展迅速，市场环境和商业模式初步建立。至2023年底，我国已投入运行的电力储能项目累计装机规模达86.5 GW，同比增长45%。伴随新型储能的高质量、规模化、集成式发展，国内外电化学储能安全问题日益引起关注。2024年5月15日，美国加利福尼亚州 Gateway三元锂离子电池250 MW储能电站站房式储能系统发生火灾，并多次复燃，持续2周才被扑灭。从整个新能源行业系统看，储能电站火灾需引起高度关注，急需开展相关风险评估工作。

5 储能电站消防安全措施

当前，新型储能技术发展迅速，但相关安全标准和技术规范滞后、防灭火措施不到位、消防管理专业化水平不足。为保障新型储能产业安全发展，建议以加强风险管理为基础保障，提高消防安全技术标准、管理能力，构建并持续完善灭火应急处置机制，同步建立行业消防安全风险评估体系。

5.1 以火灾高危单位风险管理为基础

试验表明，在热失控条件下，锂离子电池热解气体爆炸下限为6.22%、上限为38.4%，比常见可燃气体爆炸极限范围宽，且风险更大。2024年4月27日，德国尼尔莫尔商业区某磷酸铁锂电池储能集装箱发生火灾，当地消防员到场并咨询运营商后，打开正在冒烟的储能集装箱时发生爆炸，造成2名消防员受伤。锂电池火灾危险性应主要依据其热失控后释放的可燃气体的风险确定。建议消防标准规范和消防法规将锂离子电池火灾危险性确定为甲、乙类，将储能电站界定为火灾高危单位，并以此为基础，规范设置消防安全设施，并开展消防安全管理。

5.2 提升消防安全技术标准

建议尽快修订国家标准GB 51048-2014《电化学储能电站设计规范》，取消将锂电池火灾危险性定为戊类的规定，按照甲、乙类火灾危险性，提高锂电池储能电站耐火等级、防火间距、防火防爆、消防设施等方面的消防设计要求。当电池舱内部气体灭火系统无效时，采用远程喷水冷却隔离、管网供水浸没灭火等战术非常重要。可考虑在每个电池预制舱增设消防水泵接合器和局部应用的开式自动喷水灭火系统，以每个电池簇中每个电池模组为单元进行设置，确保有效浸没电池模组。锂电池预制舱应当增设消防水泵接合器和开式自动喷水灭火系统，并增设泄压措施。站内室外消火栓旁应增设水枪、水带、扳手等器材箱；可根据实际情况增设固定式室外消防水炮。同时，考虑增加消防用水量，修订消防用水计算标准，火灾延续时间宜以5 h以上计算，并明确备用水源。

5.3 提高消防安全管理能力

在修订《中华人民共和国消防法》《中华人民共和国安全生产法》时，针对储能产业新风险，增设相关制度和规定。明确距离当地消防站较远的中大型电化学储能电站，应当建立企业专职消防队，增设防爆、防毒、防触电等专业装备；储能电站应按照高危单位安全要求，建立风险分级管控和隐患排查整治双重预防机制，管理人应具备相关的安全职业资格。同时，持续推进储能电站消防安全标准化建设，加强对无人值守储能设施的信息化管理和定期巡查，明确人防、物防、技防标准和运行维护安全措施。明确各管理系统异地或云存储要求，规范BMS、EMS数据存储管理标准，确保发生事故后可通过数据溯查分析。企业应建立储能专家协作机制，加强运维、巡查人员专业化安全培训，每半年进行一次全流程实战化消防演练。建议制定《电化学储能电站消防安全管理》国家标准，填补安全管理标准空白，可吸纳国家能源局《防止电力生产事故的25项重点要求（2023版）》的相关刚性内容。

5.4 完善灭火应急处置机制

针对磷酸铁锂电池预制舱火灾热失控后有较大爆燃爆炸的可能性，不应盲目开舱灭火。在火灾处置中，应坚持“以人为本、安全第一”的原则，优先疏散人员、切断电源，加强现场安全监测，审慎开舱灭火，有效防止触电、中毒、爆燃、爆炸等衍生危害。火灾处置中，应坚持“科学施救、稳妥处置”原则，第一时间了解EMS、BMS等管理系统动作及视频监控情况，加强与相关专家沟通，积极利用灭火机器人、移动水炮等远程出水，有效发挥无人机远程侦察和红外温度监测等作用，近战、攻坚力量务必加强个人安全防护。磷酸铁锂电池预制舱火灾扑救耗时长，用水量大，处置难度大，平时应加强预案熟悉、现场勘查和合成化、实战化演练。

5.5 建立行业消防安全风险评估体系

建立储能电站行业消防安全评估机制，对新的国家标准出台前已经建设并投入使用的电化学储能电站，通过明确评估目标、确定评估依据、全面组织核查、综合分析评判等开展安全风险评估。组织专业团队对储能电站进行实地检查，重点检查电池组、电气设备、消防设施等关键部位，研提改进措施、优化安全管理，持续加强储能电站的本质安全。针对区域性储能安全，定期组织开展专业化综合评估，建立健全储能产业火灾高风险单位“黑名单”制度，落实监管、督促整改，确保进退有序、安全发展。