2023年4月22日，甘肃武威民勤县某20MWh储能电站发生火灾，过火面积达30平方米，直接经济损失410万元。这场事故的“元凶”被锁定为1号电池舱第4簇第12模块的磷酸铁锂电池。该模块设计充电时间为2小时，但在实际测试中持续充电3小时，导致过充引发热失控。
案例回顾：一场由过充引发的连锁反应
近日，武威市消防救援支队郭子清在国家级刊物《中国设备工程》发表《一起储能电站火灾事故的分析与研究》（文章编号：1671-0711（2023）10（上）-0006-03）。
论文就2023年4月发生在甘肃武威民勤县某储能电站发生火灾事故进行调查，确定为磷酸铁锂电池热失控引发火灾。起火电池模块设计充电时间为2h，在满充测试过程中实际充电时间达3h，由于过充电导致锂离子电池正、负极性质发生变化，正、负极上的放热反应和锂枝晶引发的内短路共同引发电池热失控。
下面是事故链的解剖：
过充触发正负极异常：过充使锂离子在负极过度沉积，形成锂枝晶，刺穿隔膜导致内短路；
放热反应与气体释放：正极材料分解（如磷酸铁锂氧化）、电解液分解产生可燃气体（如CO、CH₄），内部压力骤增导致电池鼓胀；
热失控扩散：第12模块喷放高温气体和电解液，相邻电池受热后相继发生热失控，形成“多米诺效应”；
消防系统失效：气体灭火装置未能有效降温，最终依赖2000立方米消防水持续喷洒24小时才控制火势。
这一案例揭示了储能系统从设计、运行到消防的全链条风险点。
热失控：锂电池的“自毁机制”
热失控是锂电池内部能量失衡的极端表现。其本质是产热速率远超散热能力，形成“温度升高→反应加速→产热更多”的正反馈循环。
通常，锂电池的热失控是受到3种滥用的影响而引起的，分别是机械滥用、电滥用、热滥用。其中：
电气滥用（占比约60%）：包括过充、过放、外部短路。过充时，正极脱锂过度导致结构坍塌，负极锂沉积形成枝晶；
机械滥用：指电池受到碰撞、挤压、针刺等外部受力，导致隔膜破损，直接引发内短路；
热滥用：环境温度超过60℃可能加速电解液分解；
实际上，这3种滥用情况并不是完全独立的，而是存在链式关系。3种滥用情况的关系如图1所示。
从图1可见，机械滥用先会导致电滥用，进而电滥用又会导致热滥用，最终触发热失控。
机械滥用导致电滥用的原因是，外部受力使锂电池内部隔膜破裂，促使正极与负极相连，从而引发内部短路，即电滥用的一种情况。
电滥用导致热滥用的原因是一旦锂电池内部出现短路，大量热量会被释放，更高温条件下的化学反应会被触发，这些反应又进一步地释放热量，这就相当于外部热源不断对电池加热，即热滥用。一旦电池内部热量积累到一定程度，热失控爆发。
此外，制造方面的缺陷如杂质混入、焊接不良等工艺问题，也会为储能电池发生热失控埋下隐患。
储能系统的安全技术挑战
以下为事故发生前该电站监控中心后台记录的事件：
从上图中可以得出，事故储能电站的主动安全防控设备还亟待完善。
具体来看：
1电池管理的“盲区”
在本案中，电池管理的“盲区” ， 一方面体现在BMS未能准确评估电池状态。
依据电站内部监控中心数据，本次热失控的第4簇第12模块，设计充电时间为2h，而当日15时即事故发生前两小时左右，现场测试人员对电池进行满充测试，实际充电时间达到了3h，是可能导致电池进入过充滥用的高风险行为。
一般来说，出于事故防范和安全运营的角度，电站对测试人员操作的安全性应配置有效的监测，并在发现不恰当操作时给出及时示警。而在本次事故发生前，BMS没有对超时充电操作给出进行任何风险提示。
另一方面，电站BMS也未能及时对热失控进行报警。本次事故发生前20分钟，起火点第4簇第12模块电池已经出现升温，但BMS在当时仅仅给出了过压警告，未对可能导致起火的危险温升现象作出提示；此外，起火点模块电池出现过温后，舱内14簇各模块电池受热出现了整体温升现象，BMS也未对该现象及此后的热失控作任何明确提示。
2热管理设计短板
从了解到的该事故储能电站的基本情况来看，该电站设有4座集装箱式储能电池舱及储能升压一体舱，由北向南依次布置，分别编号为1~4号。每座储能电池舱长13.7m、宽2.43m、高2.95m，南、北两侧共设有16个箱门，每个箱门对应一簇电池组，其中北侧由东向西设有1~7簇电池组，南侧由东向西设有8~14簇电池组；中间部位设有电气舱，电气舱内北侧为气体灭火系统、南侧为电脑主机装置（见图 1）。每簇电池组内装配有25个电池模块（见图2），每个电池模块又包括16个磷酸铁锂电池芯，上述每簇电池组内25个电池模块之间、每个电池模块16个电池芯之间均为串联，簇与簇之间为并联。
由以上信息可得，该集装箱式储能舱内电池密集排列，热量易积聚。电池模块间距不足5厘米，加速了热扩散。
3 消防系统的局限性
从公布的信息来看，该储能电站电气舱内配备的主要是气体灭火系统，而七氟丙烷可扑灭明火，却无法阻断锂电池内部反应，复燃率高达60%。此外，本案消耗2000立方米水，也暴露了偏远地区储水设施配套不足的问题。
4 系统集成风险
电气舱布局缺陷：本案电气舱与电池舱未完全隔离，火灾后电气设备故障加速了系统崩溃。
事故反思——提升储能安全的多维对策
甘肃武威火灾如同一面镜子，映照出电化学储能技术的“成长阵痛”。事实上，近年来，每年超过10起的储能安全事故，正在扯开储能安全的遮羞布。行业亟需从“被动防护”走向“主动免疫”。
1设计优化
具体来看，一方面应从设计优化入手，例如：
引入AI算法：将AI算法深度嵌入BMS（电池管理系统）和EMS（能源管理系统）。通过实时预测电池健康状态（SOH）、优化充放电策略，系统效率提升15%以上。据了解，目前特斯拉Megapack、华为智能组串式储能均已实现“自学习”故障预警，2025年AI运维或成行业标配。
发展模块级消防：在电池模块内集成气溶胶或全氟己酮喷口，实现早期精准灭火；
采取物理隔离设计：采用防火舱体、防爆阀，延缓热扩散速度。
2 材料创新
另一方面，材料创新也是突破新型储能本质安全的重要途径。例如，固态电解质可从根本上消除液态电解液燃烧风险。目前丰田、QuantumScape等企业将固态电池技术延伸至储能领域。2025年，首批20MWh级固态电池储能站将在日本、德国投运，其高安全性（无热失控风险）和能量密度（超400Wh/kg）将重新定义工商业储能标准。
据统计，自2025年初以来，固态电池储能领域的采购需求已超过412MWh。同时，自去年起，储能招投标市场已累计释放出近1GWh的固态电池采购需求，显示出强劲的市场潜力。
此外，宁德时代已商用的钠离子电池，也有望从根源提升电化学储能的安全性。
3 行业标准完善
行业乱象正在加速倒逼各国政府重塑储能监管框架。就在2025年2月16日，德国火速通过的《储能安全法》草案，要求所有储能系统必须配备火灾自动隔离舱；美国的NFPA 855标准规定储能系统安全距离及灭火装置配置，违者最高罚金50万美元。
中国作为全球最大储能市场，亦在加速补足标准短板。24年4月，浙江温州针对工商业储能电站项目，掀起了一场严厉的消防安全整改。要求所有已备案的、500KWh以下的工商业储能电站在一定时间内提交经第三方机构检测合格的消防质量检测报告。
此后，杭州市建委、杭州市发改委也联合发文，明确新建、扩建或改建的容量为500千瓦时及以上的电化学储能电站建设工程，参照电力建设工程开展消防设计审查验收，属于特殊建设工程的，应进行消防设计审查、消防验收；属于其他建设工程的，实行备案抽查制度。
24年8月中旬，浙江金华市武义县也公开征求《武义县电化学储能项目建设管理工作指南（试行）》意见。文件明确，电化学储能电站申报消防备案前，项目单位应组织竣工验收，消防查验应纳入竣工验收内容，查验结果作为工程竣工验收报告附件。
据行业媒体“高工储能”披露，浙江省内已备案的2000多个储能项目中，90%以上都将面临消防整改。
而截至目前，全国至少已有19个省市将储能电站纳入了消防安全重点单位。
2025年初，八部门更是发布《新型储能制造业高质量发展行动方案》，明确将储能消防成本占比从3%提升至8%，并建立全生命周期安全标准，倒逼行业从“低价低质”转向“安全溢价”。
此外，海南省发改委近日发布《海南省电力建设与保护条例（修订草案）》（征求意见稿），明确提到：规模化储能电站应当依法建立专职消防队伍或应急救援队伍，保障本单位生产安全。
4 行业头部企业带头“安全战”
安全警报长鸣下，目前行业头部企业已经率先摒弃低阶“价格战”，转向“安全战”，通过技术创新重构储能安全边界，为用户提供更加可靠、安全的储能解决方案。
具体来看：
电芯厂商：通过材料创新提升安全性能
宁德时代“天恒”系统：采用仿生SEI膜和自组装电解液技术，电芯失效率降至十亿分之一（PPB级），并通过6MWh大容量集装箱设计减少热失控风险。
比亚迪“刀片电芯+蜂窝结构”：魔方储能产品MCCube通过全球首个TS-800大规模火烧测试，柜间火势蔓延抑制能力达行业顶尖水平。
系统集成商：场景化集成突破安全瓶颈
阳光电源PowerStack 800CS：集成314Ah电芯与三电融合技术（BMS+PCS+EMS），通过500项出厂测试及全生命周期保险，确保用户安全无忧。
针对锂电池储能安全困境，阳光电源还在去年11月重金投入约3000万，对20MWhPowerTitan2.0进行了最大规模、最长时间的真机燃烧不蔓延测试。
楚能“浸默”解决方案：通过液体浸没实现PACK高密封性，结合网格化管理实现预警、探测、消防联动，有效抑制复燃。
结语
新型储能的未来，一定是实现“既储得住能量，又守得住安全”的终极目标。正如宁德时代首席科学家吴凯所言：“在能源革命的浪潮中，安全不是选择题，而是必答题。” 随着安全与性能并重成为行业共识，材料科学与系统集成技术将双轮驱动，提升储能系统的整体安全性。
（来源 储能盒子）
