韩国储能电站主要采用三星和LG的三元锂电池，该电池体系熔点为200℃，储能系统设计单簇为400kW/1600kWh，4簇并联。储能电站火灾事故多数发生在充电中或充电后休止中，此时电池电压较高，电池活性较大。充电结束休止过程中，并联电池簇间形成环流，导致电芯处于过充状态，电压升高形成内短路，造成火灾事故。
文献“韩国锂离子电池储能电站安全事故的分析及思考”结合韩国储能事故调查，将储能电站事故致因总结为以下四个方面：电池系统缺陷、应对电气故障的保护系统不周、运营环境管理不足、储能系统综合管理体系欠缺。
（1）电池本体因素。由电池本体诱发安全事故的来源主要包括电池制造过程的瑕疵以及电池老化带来的储能系统安全性退化两方面。
（2）外部激源因素。外部激源包括绝缘失效造成的电流冲击及外部短路等问题，也包括除电池外部件高温产热造成的热冲击，以及某电池热失控后触发的热失控蔓延过程。
（3）运行环境因素。锂电池需要工作于各参数的安全窗口范围，需要通过初始电热管理设计、BMS/PCS/EMS以及空调系统等管控来维持合理的运行环境。运行环境管理不善将逐渐影响电池及系统的可靠性，进而演化为事故。
（4）管理系统因素。管理系统因素不仅包括BMS、PCS、EMS以及对应的联动管控逻辑，也包括管理规章制度等人的因素。前者是系统的核心控制和决策单元，主要作用是对电池系统的工作状态进行监测和管理，对保障电池安全、稳定、可靠运行有重要意义。
3.2经验总结
结合韩国储能事故数据，以及四类引致安全事故因素的分析，可以对锂电池储能系统安全性管理作出以下经验总结。
（1）电池本体因素仍然是储能系统安全的核心，受现阶段管理系统的监测管控可靠性限制，对电池本体的充放电SOC区间有必要适当收紧。
（2）电池老化因素及运行环境因素的长期演化将可能造成腐蚀性的绝缘部件损坏，需要强化绝缘检测并进行定期维护检查，同时需要强化漏电断路装置、过电压保护装置、过电流保护装置等电气冲击保护装置的可靠性。
（3）储能系统配置足够强度和灵活性的主动热管理系统是非常必要的。
（4）电池储能系统的标准体系有待进一步完善，特别是涉及PCS、BMS、EMS之间协调、控制与管理的相关标准。
（5）目前业内重点关注和大力开展的热失控提前预警和消防安全技术，不能从根本上避免锂电储能系统的安全事故。欲达成锂电储能电站“零事故”绝对安全的目标，需要改变思路，从电池安全状态的实时评价和预测着手，针对电池本体及运行条件等多因素耦合作用的长期演化特性，研发电池安全风险的早期预警系统，从源头降低电池系统热失控风险。
四、美国APS储能电站事故原因分析报道及整改建议和措施
2019年4月19日，美国亚利桑那州的公共服务公用事业公司（APS）发生大规模电池储能项目，由于2.16兆瓦时锂离子电池储能系统内发生连续热失控，一名职业消防队长，一名职业消防工程师和两名职业消防员在爆燃事件中受到重伤。
4.1事故过程描述
储能系统烟雾探测发出警报，并排放灭火剂。储能系统中的烟雾探测器在大约16:55时发出警报信号，并排放了全淹式灭火剂（Novec1230）。
消防员是危险材料处置小组成员（HAZMAT），HAZMAT团队对储能系统附近定义了应急危险区，并进入该区进行危险气体监测和火情诊断。
受伤的消防员是一支危险材料处置小组（HAZMAT）的成员，该小组于大约在18:28时到达现场。注意到从建筑物和附近的组件中散发出来并在沙漠中漂移的低层白云。该团队定义了一个热区（应急危险区），并多次进入该热区，以使用多通道气体浓度测量表、比色管（colorimetrictubes）和热像仪（TIC）在储能系统周围进行360度的火情诊断评估（size-up）。该小组在每次进入过程中都检测到危险的氰化氢（HCN）和一氧化碳（CO）升高。该团队持续监视储能系统，并注意到大约在19:50时白色气体/蒸汽混合物停止从容器中流出。
HAZMAT领导层制定了事故响应行动计划，HAZMAT小组监测储能系统附近的HCN和CO浓度低于可接受的阈值，打开储能系统大门，随后发生爆燃事件。
HAZMAT领导层制定了事故响应行动计划，其中包括一群高级消防指挥官的意见，以及拥有和设计和维护储能公司代表所提供的关于储能系统的信息。HAZMAT小组最后进入了热区，发现储能系统附近的HCN和CO浓度低于可接受的阈值。在遵循事件行动计划后，团队在大约20:01小时打开了储能系统的大门。消防员在大约20:04时在热区外观察到爆燃事件。所有HAZMAT团队成员在爆炸中均受到重伤，并被迅速送往附近的医院。注意：此事件中涉及的锂离子电池储能系统已在按照之前发布的《有关储能系统安装的当前共识标准NFPA855》的第一稿进行了调试；
储能系统在设计符合调试时符合有效的相关法规和标准。
4.2事故报告将该事件分为五个关键步骤
（1）事故原因可能是是一个锂离子电池产生了树突或枝晶，从而导致锂离子电池短路，致使电芯升温并着火。
（2）当火势蔓延到邻近的电芯时，气溶胶灭火剂无法阻止如此猛烈的大火。
（3）在模组内放置的电芯离得很近，导致火势从一个电芯迅速蔓延到另一个电芯，没有任何物理屏障来防止火势蔓延。
（4）随着数百个电芯燃烧殆尽，释放出爆炸性气体，并聚集在密闭容器内，并且容器内没有传感器来计算气体的积累。
（5）由于缺乏气体监测遥感系统，并且消防员对这类情况的培训欠缺，导致首批消防员人员并未采取正确的行动。
（6）爆炸性气体不断积聚，当第一批急救人员打开舱门，氧气进入舱内时，爆炸性气体开始燃烧。
4.3整改措施及建议
研究结果包括两大类建议:对电池系统设计进行物理改变以消除气体积聚的情况，以及改变对安全人员处理储能站紧急情况的培训。①APS将在储能系统中增加遥感和通风系统。当故障导致危险气体释放时，操作人员可以通过气体识别和通风将其冲洗出去，而避免风险。②其他升级包括冷却系统或电芯之间的屏障，以防止火灾蔓延，并包括更密集的灭火措施，以防气体灭火剂无法阻止火灾。③在安全培训方面，在装有电池的城市，APS对当地的安全人员进行了培训。
为确保使用锂离子电池储能系统的消防和维修人员安全，以下建议和措施应被纳入标准、规范、研究计划的要求中。
（1）基本的消防员、指挥官和HAZMAT成员的培训应强调储能系统的安全性；锂离子电池热失控，蒸气云形成和扩散过程中释放的气体和蒸气的潜在爆炸性；爆燃和爆炸波传播的动力学；应该进行包括全面测试的研究，以了解响应锂离子电池储能系统火灾事件而采取的最有效，最安全的消防策略。
（2）在通过全面的实验可以确定最终的策略和指导之前，建议消防人员在将锂离子储能系统视为外壳中的气体混合物浓度高于LEL，除非另行证明，否则应待在保守的潜在爆炸半径之外，并停留在危险区的外部。
（3）应开发一种在线教育工具，以扩散有关锂离子电池储能系统危害和消防战术考虑因素的适当基础知识。
（4）锂离子电池储能系统应包含可远程访问的气体监测；应该进行包括多尺度测试在内的研究，以评估用于锂离子电池储能系统的固定式气体监测系统的有效性和局限性。
（5）锂离子电池储能系统应包含强大的通信系统，以确保从BMS从整个储能系统中的传感器远程访问数据，并且让火警控制面板保持不间断。
（6）储能系统的所有者和经营者应与当地消防人员和业主授权单位（AHJ）一起制定应急行动计划，并全面了解与锂离子电池技术相关的危害。
（7）在所有储能系统安装中均应使用标识储能系统内容的标牌，以警告第一响应者与安装相关的潜在危险。
（8）锂离子电池储能系统应与紧急操作计划配合，按照NFPA855或国际消防法规第12章的要求，配备适当的防爆保护。
（9）应该进行包括全面测试的研究，以确定最有效的锂离子电池储能系统灭火和防爆系统。
（10）应开展着眼于储能系统紧急退役的最佳做法和消防在紧急情况下作用的研究。
五、国内北京大红门储能电站事故原因分析报道及整改建议和措施
北京丰台区的集美大红门25MWh直流光储充一体化电站项目，采用25MWh的磷酸铁锂电池储能，其中12.5MWh用于外部电动车充电(包括南区4MWh社会车辆+北区8.5MWh大巴运营)，12.5MWh用于室内供电。该储能电站的单体电池为3.2V10.5Ah磷酸铁锂方壳电芯，通过225S18P先串后并(225只串联形成组串，18个组串并联)的级联方式形成720V189Ah的电池模块，再将多个模块并联的方式形成电池簇。
2019年4月，项目一期正式投入运行，设备主要包括1.4兆瓦屋顶分布式光伏、4兆瓦/12兆瓦时储能以及充电桩等。2020年5月，丰新电气公司进行事发项目二期储能升级改造，工程涉及南楼电池间、设备间及室外地下电缆沟等；事发前，已建设2兆瓦/28兆瓦时储能。11月，京丰国威公司委托四川华伦电力工程有限公司在集美家居大红门店部分屋顶布置1.6兆瓦分布式光伏发电系统；2021年1月，光伏组件安装完成，事发前正在进行调试。
2021年4月16日12时17分，北京市119指挥中心接报丰台区南四环永外大红门西马厂甲14号院内储能电站起火的警情，调派15个消防站47辆消防车235名指战员到场处置。14时15分许，在对电站南区进行处置过程中，电站北区在毫无征兆的情况下突发爆炸，导致2名消防员牺牲，1名消防员受伤（伤情稳定），电站内1名员工失联。火灾直接财产损失1660.81万元。
此外，经丰台区发展改革委核查，事故涉及的已建储能项目属于未备先建项目。
5.1事故过程描述
5.2 事故原因
2021年11月22日，北京市应急管理局发布了丰台区“4·16”较大火灾事故的调查报告。调查组根据消防救援机构现场勘验、检测鉴定、实验分析、仿真模拟和专家论证情况，综合分析发生事故的直接原因为：
直接原因：
南楼起火直接原因系电池间内的磷酸铁锂电池发生内短路故障，引发电池热失控起火。北楼爆炸直接原因为南楼电池间内的单体磷酸铁锂电池发生内短路故障，引发电池及电池模组热失控扩散起火，事故产生的易燃易爆组分通过电缆沟进入北楼储能室并扩散，与空气混合形成爆炸性气体，遇电气火花发生爆炸。
间接原因：
1.有关涉事企业安全主体责任不落实，在建设过程中存在未备案先建设问题；在事发区域多次发生电池组漏液、发热冒烟等问题但未完全排除安全隐患的情况下继续运行；事发南北楼之间室外地下电缆沟两端未进行有效分隔、封堵，未按照场所实际风险制定事故应急处置预案。
2.有关单位研究部署、督促落实安全监督检查工作不够；对新能源项目在确保安全前提下高质量发展的问题研究不深；开展安全隐患排查不全面不彻底，对事发项目建设运营维护等过程中存在的安全风险隐患失察失管。
鉴于上述原因分析，调查组认定，丰台区“4·16”较大火灾是一起责任事故。
5.3 事故整改和防范措施建议
六、储能电站安全
储能安全涉及建设运行的整个周期，除了关注储能电池本身的安全之外，还要从电气安全、系统集成、监控、事故预警、灭火和应急措施等不同层面实施改进。
储能电站火灾过程是一个从局部隐患演变故障事件的过程，是一个剧烈的化学反应过程，会产生大量可燃气体，并使温度升高。同时电池本身储存着能量，热失控一旦开始，将是一个持续的过程，这使得储能电池火灾不同于一般火灾，热失控并不会随着明火的扑灭而停止。灭火需具有良好的火灾抑制能力与迅速降低电池温度，有效避免其火灾的复燃。通过多信号融合和基于热失控模型的预警，及时发现电池使用过程异常，保障安全。
储能电站的可燃物品布置具有：集中、空间狭小、种类繁多、数量较多等特点，需在火灾初期进行探测到并加以控制。严谨的施工质量、良好的运维管理与严格执行事故应急处置预案，早发现问题、异常早处理，可有效降低风险。严格设计、施工及验收，如果地下电缆沟两端进行有效分隔、封堵，可有效避免大红门储能电站北楼部分的爆炸发生。
安全风险隐患及演变存在于储能电站的设备选型、系统集成、安装调试、运行维护、设施报废等全寿命周期过程任何一个环节。对于储能电站一方面不应以牺牲安全措施为代价压低成本，严格运维与应急处理；另外需要对储能项目进行充分的安全评估。
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