新型储能正崛起，理研气体传感器保驾护航！

储能电站正兴起，气体安全需保障

近年来，在全球能源危机以及碳中和目标下清洁能源将逐步替代传统化石能源，风电、光伏发电等成为清洁能源的重要组成部分。在各种能更替过程中，特别是新型电力系统中，储能成为至关重要的一环。储能是新能源消纳以及电网安全的重要保障，市场需求空间广阔。

锂电池作为储能常见的介质，要求储能企业在储能及释能的过程中，安全方面十分的重视，在对于气体浓度的监测上显得至关重要。

储能电站作为近年来发展较快的新能源技术之一，可以有效满足电力系统的新能源大规模接入需求，有灵活调节的显著优势，电化学储能电站是比较常见的一类储能电站。

随着储能电站项目的建设和应用，其火灾危险性也逐渐显现。

●添储能电站火灾案例

2021年4月16日，北京“大红门”储能电站发生起火爆炸，造成1名值班电工遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤，火灾直接财产损失为1660.81万元。

近年来，储能电站火灾爆炸事故屡见不鲜：

2022年1月12日，韩国蔚山南区sk能源公司电池储能大楼发生火灾；

2022年1月17日,韩国庆尚北道军威郡牛宝郡新谷里太阳能电站发生火灾，起火设备为配套储能设施；

2022年1月21日,韩国正极材料制造商Ecopro BMCo发生火灾；

2022年1月21日,美国加州MossLanding储能电站项目发生事故，大约有10个电池架被熔化；

2022年1月23日,中国巴斯夫杉杉电池材料有限公司长沙基地某储能实验室发生火灾；

2022年2月13日,澳大利亚阿德莱北部一个车库的家用电池储能系统发生火灾，造成1死42伤；

2022年2月18日,江西某储能项目发生起火；

2022年2月23日,尼日利亚首都阿布贾中央商业区的联邦财政部大楼地下室的电池逆变器发牛火灾并引起爆炸；

2022年3月3日,安装在地下室内的电池储能系统因技术缺陷而爆炸，随后在地下室又引发火灾；

2022年3月30日,台湾台中市龙井区龙岗路工研院龙井储能场站发生意外失火；

2022年4月25日,美国Salt River Project离子电池储能系统发生火灾10MW；

2022年4月18日,美国亚利桑那州盐河变电站内储能设施发生火灾。大火闷烧5天；

2022年4月21日,美国亚利桑那州的一个储能独立项目起火，该储能项目地共有超3200块钾离子电池；

2022年5月8日,德国卡尔夫区的althengstett 一个用户侧光伏储能系统发生爆炸；

2022年6月3日,位于法国科西嘉岛Poggio-di-Nazza镇的一个光伏发电场发生火灾，火灾发生在一个装有钾电的储能集装箱，该电池储能用干储存光伏发电；

什么是储能电站

及其火灾特点与危害

A
储能电站的范畴和应用场景
储能技术是指利用大容量且能实现快速充放电的储能设施装置或物理介质将能量存储起来的技术，主要有物理储能、电化学储能、储热和储氢、电磁储能等。

就当它是个大号充电宝，商用兆瓦级别，家用的容量小点。为方便安装运输，通常以标准集装箱规格制作外包箱体。

其中，电化学储能是利用化学反应直接转化电能的装置，是以锂离子电池、钠硫电池、液流电池为主的电化学储能技术。

目前，电化学储能在智能电网、能源互联网中的应用贯穿整个电力系统，在发电、输电、用电等环节均有应用领域。

B
储能电站火灾特点及危害
电化学储能产业虽然具有广阔前景，但在热失控时，可能引发火灾甚至爆炸，并产生有毒气体，造成经济损失和人员伤亡。

电化学储能，尤其是锂电储能技术，综合性能出色，应用场景广泛，在规模效应驱动的降本下有望迎来快速扩容和发展阶段。

作为助力新能源迎风起航的重要技术，储能安全问题成为行业内共同关注的重点，相比于事后补救，事前预防更成为重中之重。

目前在电池储能工艺在电解液的配制、电池老化高温等环节会产生易燃易爆、有毒有害的气体。因此，为保证安全生产，需要对目标气体进行检测。

气体具有爆炸性
电池热失控时，大量的气体从安全阀喷射出，气体主要为H2、CO、CO2、CH4、C2H4和电解液因高温汽化产生的气体。其中一部分可燃气体会在燃烧中消耗，还有部分未燃烧的会积聚在模组内部，随着模组中热失控传播的不断扩展，模组中可燃气体越来越多，造成模组压力增加，最终可能会因压力过大发生物理爆炸。

此外，可燃气体的浓度逐渐增加，当达到混合可燃气体的爆炸极限，即超过爆炸下限6.1%时，热失控电池的高温作为点燃源，当遇到足够的氧气时，可燃气体会发生化学爆炸，巨大的爆炸压力可以对电池簇、集装箱造成严重的破坏，进而带来经济损失，甚至人员伤亡。

气体具有毒性
电池热失控产生的一些气体除了具有可燃性之外，还具有危害很高的毒性如 CO、HF(氟化氢)等。

锂电池电解液中挥发出的碳酸二乙酷等VOC与体被人体吸入身体中后会使人感到虚弱，头疼头昏，恶心更加严重的情况下会感到呼吸困难对人体的生命安全造成很大的威胁。

不同体系的电池在热失控时产生的气体成分及占比如图所示。

氢气H2

一种无色、无毒、易燃易爆的气体对人体的危害可能是导致缺氧室息。氢气爆炸极限是4.0%～75.6%(体积浓度)，其爆炸下限低和爆炸极限范围广的特点，使得氢气泄漏的气体安全管理是首要重点。

一氧化碳CO

一氧化碳为无色无味的剧毒气体，通过呼吸道吸入与人体血红蛋白结合，造成人体缺氧而中毒。

乙烯C2H4

乙烯C2H4

乙烯C2H4的爆炸上下限为2.8%-32%；遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险。

挥发性有机化合物VOC

挥发性有机化合物包括甲醛、氨、乙二醇、酷类等物质。当VOC达到一定浓度时，会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状，严重时甚至引发抽搐、昏迷，伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退。

HF

HF同样是一种刺激性有毒气体，具有腐蚀性，在50ppm浓度下活动数分钟便有致死的风险。而一节容量为20Ah的100%SOC磷酸铁锂电池热失控时，HF最高浓度约为145ppm，远远高于所规定的HF安全浓度。

对储能设备气体泄漏的解决措施

事实上，在储能安全领域，我国已经制定了国标《电化学储能电站安全规程》（GB/T 42288-2022），并已于今年7月1日起正式施行。

近日，国家标准《电力储能系统 并网储能系统安全通用规范》征求意见。后续更有一批安全标准，如电化学储能电站生产安全预案编制导则（GB/T 42312-2023）、电化学储能电站应急演练规程（GB/T 42317-2023）、电化学储能电站危险源辨识技术导则（GB/T 42314-2023）以及电化学储能电站检修规程（GB/T 42315-2023）将实施。

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而在现场，我们则可以通过相关的气体传感器技术，根据电站电池的热失控特性，设定相应的预警阈值，将多种特征参数进行耦合，当不同传感器参数达到所设阈值时，发出警报，就可以实现实现锂离子电池火灾早期的探测和预警，并根据警报采取相应的控制措施，防止锂离子电池火灾的进一步扩大。

此外，我们应根据不同气体传感器的量程和灵敏度，选取适当的传感器和气体检测仪，同时设置冗余系统，保证电站火灾早期探测和预警装置的准确响应。
例如锂离子电池热失控的时候，电池内部会有大量的一氧化碳释放出来。所以我们可以通过检测一氧化碳的浓度来判断电池热失控。

理研计器的储能电站气体泄漏监测系统解决方案以“早发现、早处置“为原则，对储能舱内钾电池热失控初级阶级进行超前探测预警，将气体危险扑灭在萌芽阶段，公司旗下也有多款应对储能电站安全事故预警的气体检测设备。

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固定在线式：
● SD-1系列、SD-D58等防爆型气体检测仪，可以在一个地方监视现场设置的多个气体检测仪的浓度。

● SD-2500系列能够检测高沸点溶剂气体，准确检测设备中心的浓度，集成到主机中的浓度显示区域。
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手持便携式：
● 【GX-8000、SP-220、GX-2012】通过泵吸式对测试区域内的气体进行采样，然后将样气体送入仪器进行测试。具有检测速度快，危险区域远程测量，人员安全维护等特点。

测漏仪：SP-220

● 针对维修检修的作业项目，作业人员可以携带便携式气体检测器【GW-3,GX-3R/Pro】，可以及时发现有毒性气体泄漏情况，以进行安全作业。

储能电站内会有各种各样的气味，要是传感器抗干扰性不好的话，也是很容易造成误报的，以理研计器的CO传感器为例，其对CO灵敏度很高，其它诸如氢气的干扰就不受影响。

作业人员佩带着专业的、可靠的仪器设备，如果遇到危险气体，仪器就会立即报警，完全不用担心那些无色无味的毒气。

结语

气体检测报警仪作为有毒有害、易燃易爆气体泄漏、无序释放检测报警系统的主要组成部分，正确使用、维护并保证检测结果的准确性是预防事故的必要条件。

安全生产是关系人民群众生命财产安全的大事，是经济社会协调发展的标志。在生产过程中，通过安装气体检测报警装置，时刻检测有毒有害气体泄漏浓度，将风险隐患控制在源头。
理研计器拥有600多种气体传感器和100多种气体探测器。未来，我们仍将不断开发新产品、研发各项新功能，使得气体检测仪在应用上更先进、更适合日新月异的市场环境，致力于为用户提供一个可靠、准确、安全的气体检测方案。

理研计器必将在未来气体产业的生命安全画卷中，添上浓墨重彩的一笔，守护人们的幸福生活，为生产和生活不断创造新价值！为用户选配适合原理的检测仪，用成熟的工艺完善气体检测系统。