中国储能网讯：5、火灾统计

英国目前部署的锂离子电池储能系统装机数量仍然有限，还没有关于这些电池储能系统发生火灾的具体统计数据。然而，尽管电池储能系统(BESS)的火灾事故鲜为人知，但人们对其安全性提出了质疑。这种担忧是基于电池组中蕴含的大量能量。

5.1、大型固定式电池储能系统和小型便携式消费电子产品

大多数的锂离子电池火灾的统计数据都与较小的便携式消费电子产品有关。大型固定式储能系统和较小的便携式电子产品之间的相关风险在许多方面都不同，因此可能难以将两种电池产品之间的统计数据联系起来。以下是消费电子产品中使用的小型电池与住宅储能系统中使用的大型电池的一些特征比较。

5.1.1、小型电池（消费电子产品）

便携式电子产品可能会遭遇机械损坏以及环境条件的巨大变化，这可能会增加电池内部故障的风险。

便携式设备的位置无法控制，可能放在口袋中或床上，周围有可燃材料。

电池可以更换，这增加了使用假冒电池的风险。此外，可能会使用各种充电器而不是产品指定的充电器，这样发生火灾的风险也会增加。

与更大的电池相比，便携式电子产品的电池能量和化学成分更少，从而在发生火灾时产生更少的热量和气体。

极端的成本敏感性促使制造商考虑使用成本更低的组件。

5.1.2、大型电池（住宅储能系统）

这种形式通常需要固定安装，其位置可以选择，并且也可能进行调整。

与较小的电池相比，住宅储能系统的电池具有较大的能量和容量，会在发生火灾时产生更多的热量和气体。

电池的内部短路和温度升高可能导致火势蔓延到整个电池组。

对于固定式电池组，更大的尺寸可以更好地设计电池组，从而通过更大的安装间距和电池之间的绝缘，以避免电池之间的火势蔓延。

在某些设计中，电池模块可以现场更换。

5.2、伦敦消防队报告的电池相关火灾

表3显示了伦敦消防队(LFB在)的数据库中在过去十年发现的由于电池导致的火灾事件数量。

一些较小的火灾事件不太可能被记录下来，因此与电池相关的火灾数量可能被低估。预计这一数据主要与便携式消费产品中的电池有关（因为这些主要是锂离子电池）。年之前和之后事件数量的差异被认为是报告变化的结果。在年之后，火灾事件数量一直处于相当稳定的水平，而同期销售的锂离子产品数量显著增加。

表3：伦敦消防队每年报告的火灾统计数据，其中电池被认为是火灾的可能原因

5.3、电子烟

电子烟是众所周知的消费品，近年来由于锂离子电池而引发了多起火灾，为此已经做出了更多的工作来了解和减轻风险。统计数据表明，在美国销售的电子烟与事件数量之间存在很强的相关性。

在报告中统计的电子烟导致的火灾事件中，10起导致重大火灾，91起导致轻微火灾。规模较小的火灾不太可能被报告。因为火灾事故通常发生在相关设备在口袋中或正在使用时，因此用户能够在火灾仍然很小的情况下采取行动。

5.4、锂离子电池在航空运输过程中发生火灾

航空运输过程中的锂离子电池火灾是需要报告的一个重点领域。美国联邦航空管理局(FAA)列出了年3月至年2月与航空运输电池相关的事件，这些事件导致发生火灾、烟雾、爆炸等。联合国危险货物运输专家小组委员会和国际民航组织危险货物小组也有类似的清单。在美国联邦航空管理局(FAA)的清单中，机械滥用和外部短路是航空货运中锂离子电池起火的常见的两个原因。对于个人运输的电池，通常认为电池内部故障是引起火灾的原因，但包装不当的备用电池在运输过程中短路是引发火灾的另一个原因。据估计，每年运输的电池和电池数量约为数十亿块。

5.5、各国太阳能发电设施的火灾

5.5.1、英国

由于英国安装的太阳能发电设施迅速增加，媒体报道了英国一些太阳能发电设施发生火灾的情况。英国在年启动了一个项目，在该项目中，英国建筑研究院的国家太阳能中心(“BRE/NSC”)全球消防安全小组收集了有关太阳能发电设施发生火灾的有关信息，以将信息提供给行业标准以及消防和救援服务。根据这项研究，截至年底，英国约有90万个太阳能发电设施。截至年1月，在审查中发现了大约50起与太阳能发电设施相关的火灾，其中17起导致严重火灾。如果火灾难以扑灭并蔓延到火源区域之外，则将其列为严重火灾。其中大约一半在住宅建筑中，而其他建筑在非住宅建筑中，还有一些发生在太阳能发电场。大约50%的火灾的根本原因是已知的。最常见的根本原因是安装不良，通常与室外安装和进水有关。报告中没有说明是否在这些装置中是否使用了锂离子电池。

5.5.2、澳大利亚

澳大利亚的太阳能发电设施也迅速增加，并在年至年间经历了起火灾。火灾的数量与安装的系统数量相关。大多数火灾的原因通常被认为是安装不当，目前发生的火灾主要是铅酸电池，但预计锂离子电池将会增长。在多起火灾中，只有2到3起被认为是由电池引起的，尽管目前尚不清楚其中有多大比例涉及电池储能系统。

5.5.3、美国

在美国消防研究基金会发布的锂离子电池储能系统火灾危险评估报告中，报告了一起事件涉及亚利桑那州太阳能发电设施中的锂离子电池。而美国目前没有其他公开报告的火灾事件。

5.5.4、德国

在德国报告的开放文献中发现了两起住宅电池储能系统火灾事件。报告的事件涉及两个与太阳能发电设施配套部署的住宅电池储能系统起火。在这两起事件中无人受伤，但损失分别为欧元和欧元。其中一个使用袋式电池的电池，故障原因被列为技术缺陷（发生爆炸），但另一个电池火灾并没有列出故障原因。

5.6、总结

从所审查的火灾统计数据中可以看出，涉及锂离子电池的不同产品发生火灾的根本原因差异很大。对于已经确定根本原因的事件，它通常与锂离子电池暴露在超出规范的条件下的某种类型的滥用有关。电池内部故障也被认为是航空运输电池发生的许多事故的根本原因。锂离子电池的标准规定了在预期使用和合理误用下的安全操作的要求和测试。机械和电气滥用可以在测试实验室中进行模拟，并成为标准的一部分。然而，模拟电池内部故障更加困难。相反，这些必须通过电池制造过程的质量控制要求来控制。由于很难进行完全控制，因此可以假设可能会发生电池内部故障，并且应该在系统级别上处理和最小化故障的后果。

6、锂离子电池特有的故障特征

住宅电池储能系统的危害可以归纳为以下几类：火灾和爆炸危害、化学危害、电气危害、存储的能量，以及物理危害。

图2住宅电池储能系统的潜在危害

在住宅电池储能系统中，锂离子电池本身是主要的关键部件，也是造成这些危害的原因。锂离子电池必须保持在制造商关于电流、温度和电压的操作窗口标准范围内。在这个操作窗口之外会发生不必要的反应，这些反应可能会直接或在继续操作后导致不安全的情况，例如释放气体、发生火灾等。而在高温环境下，电极和电解质的分解会导致升级的行为称为热失控。

热失控是由导致温度升高的故障事件引发的，无论是在单块电池还是电池组。在热失控中，电池的阳极、电解质和阴极材料开始分解，电池内的放热反应释放额外的热量。一旦热失控开始，电池温度和压力就会迅速升高。温度和压力的指数增加可能导致易燃电解质的排放，并可能导致起火或电池破裂，在此期间电解质可能会喷出。根据电池的设计，热失控事件可能会级联到电池组中的相邻电池，导致电池储能系统起火或爆炸。

图3显示了电池内热失控的性质以及扩散到整个电池组中的情况。

图3锂离子电池中导致电池储能系统起火或爆炸的热失控事件

所有锂电池产品都容易发生灾难性故障，需要采取积极的安全预防措施。除了释放能量（发热、起火、爆炸）之外，锂离子电池在破裂时还会释放有害物质。锂离子电池排出的气体和电解质溶剂是易燃的，有些是有毒的，有些会立即发生化学反应。例如电解液中的六氟磷酸锂(LiPF6)与水反应形成氢氟酸(HF)，氢氟酸是一种腐蚀性极强的酸，会导致人体组织损伤和呼吸困难，此外还会形成碳氢化合物、一氧化碳和二氧化碳。电池发生故障时的温度和荷电状态（SOC）是影响气体成分的一些参数。

尽管人们非常

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