2017—2024 年全球电化学储能电站火灾爆炸事故统计分析
储能安全的严峻挑战
随着"双碳"目标的推进，电化学储能电站（EESSs）在全球范围内迅猛发展。然而，安全问题如影随形——从2017年11月至2024年9月，全球共发生90起涉及锂离子电池的储能电站火灾爆炸事故，造成了巨大的生命财产损失。
近期，中国民航科学技术研究院袁帅团队在《储能科学与技术》发表了一篇重要研究，通过对这90起事故的系统性分析，揭示了储能电站安全的关键风险因素。
研究发现：
三元锂电池引发的事故数量是磷酸铁锂电池的2.5倍；
韩国发生34起事故，占全球总数的37.8%；
80%的事故发生在电站运行期间；
人为因素导致的事故占比高达43.3%。
研究识别出冷却系统故障、电池过充、BMS/PCS/EMS异常、消防设施不足和环境高低温为五 大高风险因素。
储能的爆发式增长与安全隐患
储能装机规模的指数级增长
中国电化学储能产业呈现出惊人的增长态势。根据中关村储能产业技术联盟（CNESA）统计，截至2023年底，中国电化学储能累计装机规模已达21,500兆瓦，年增长率持续保持在20%以上。特别是2021-2023年间，装机规模实现了从不足5,000MW到超过20,000MW的跨越式发展。
锂离子电池的绝对主导地位
在电池类型分布上，锂离子电池凭借技术成熟、能量密度高、循环稳定性好等优势占据绝对主导地位。数据显示，锂离子电池在中国电化学储能总装机量中的占比从2021年的91%上升至2023年的98.1%，几乎形成了技术垄断格局。相比之下，铅酸电池、液流电池、超级电容等其他储能技术的市场份额持续萎缩。
然而，锂离子电池固有的电解液热不稳定性、电化学反应放热性等特点，使其在遭遇电滥用、机械滥用、自身缺陷或老化破损时，极易发生热失控，并伴随氢气、一氧化碳、二氧化碳等有毒有害气体的释放，在集装箱等受限空间内极易引发火灾爆炸事故。
90起事故的深度解析
典型事故案例剖析
研究团队详细分析了近年来的典型事故案例（见表2），这些事故揭示了储能电站安全风险的复杂性和多样性：
案例一：
北京"4.16"储能电站爆炸事故（2021年）磷酸铁锂电池发生内短路引发南楼起火，热失控气体通过电缆沟进入北楼，遇电火花引发爆炸，造成两名消防员牺牲、一名消防员受伤、一名员工死亡。这起事故暴露了热失控气体扩散路径管理的重要性。
案例二：
韩国平昌风电储能系统火灾（2019年）三元锂电池电芯处于过充状态，电压升高形成内短路，最终引发火灾。韩国在2019年一年内发生了多起类似事故，直接推动了该国储能安全标准的全面升级。
案例三：
美国亚利桑那州储能设施爆炸（2019年）三元锂电池缺陷导致的爆炸事故，造成了严重的人员伤亡和财产损失，引发了美国储能行业对安全标准的深刻反思。
事故统计的四维度分析
1. 电池类型维度：三元锂电池成为"高危选手"
在85起已知电池类型的事故中，三元锂电池引发61起，占比71.8%；磷酸铁锂电池仅24起。这一显著差异源于三元锂电池的三个关键特性：
热失控触发温度更低：
在85起已知电池类型的事故中，三元锂电池引发61起，占比71.8%；磷酸铁锂电池仅24起。这一显著差异源于三元锂电池的三个关键特性：三元锂电池成为"高危选手"
产气量更大：
单位容量的三元锂电池热失控产气量是磷酸铁锂电池的2倍以上，在受限空间内更容易达到爆炸下限。
更易起火和热蔓延：
外部加热很难引燃磷酸铁锂电池，而三元锂电池可自发引燃和喷射。三元锂电池正极材料分解产生的氧气加速了内部化学反应，使其不需要外部氧气就能持续燃烧。
基于这些风险特征，2022年6月国家能源局明确要求："中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池"，政策实施后，国内储能电站事故数量明显下降。
2. 国家分布维度：韩国成为"重灾区"
韩国以34起事故高居榜首，占全球总数的37.8%；美国25起位居第二；中国13起排名第三。韩国事故高发的原因包括：
快速扩张带来的隐患：
2013-2019年，韩国储能项目从不足30个激增至1490个，爆发式增长埋下了安全隐患。
三元锂电池的广泛应用：
韩国储能电站大量采用三元锂电池，而该国电池企业也以三元锂电池为主流产品。
管理体系不完善：
电池缺陷、保护系统不良、经营环境不足、安装疏忽等多重因素叠加。
3. 运行状态维度：运行期成为"高危时段"
72起事故（80%）发生在电站正常运行期间，远高于建设期（3起）、调试期（7起）和维修期（8起）。运行期高风险的原因包括：
长期运行的累积效应：
成千上万次充放电循环导致电池材料逐渐退化，安全性能递减。
高温环境的影响：
散热系统故障或设计不合理导致局部温度持续升高，加速电池老化。
系统负荷变化：
频繁充放电、深度放电等工况对电池系统造成额外压力。
预警系统可靠性不足：
预警系统失效或误报可能延误事故处置时机。
4. 致因分析维度：人为因素占比最高
按照"人-机-环境"系统工程理论分析，90起事故中：
人为因素：38起（43.3%）
设备因素：29起（32.2%）
环境因素：5起（5.6%）
未知原因：18起（18.9%）
人为因素成为主要致因，包括操作失误、安全管理体系不健全、应急响应不及时、安全意识不足等。例如，2024年4月某市事故中，员工误操作致使消防水泵动作，引发高压细水雾系统喷水，造成电池系统短路故障。
储能电站风险评估
评估模型
为进一步确定风险因素对电化学储能电站火灾、爆炸事故影响的风险等级，利用风险矩阵法通过风险因素的发生概率和风险影响程度进行半定量评估。
根据调研得到的储能电站事故信息，确定储能电站风险类别和风险因素，如表3所示。
风险类别包括人为风险、设备风险和环境风险三大类，风险因素包括操作不当、安装疏忽、维护不足、管理不当、运营操作环境管理不善、电池制造瑕疵、电池老化、电池材料缺陷、储能系统冷却系统故障、BMS/PCS/EMS异常、电池过充、消防设施不足、粉尘多、暴雨、环境高低温等15种。
五大高风险因素及其风险值
通过计算，识别出五个高风险因素：
冷却系统故障（风险值20.25）：位居首位，冷却系统失效直接导致热量积聚，加速热失控发生和蔓延。
电池过充（风险值19.125）：过充导致电压异常升高，极易引发内短路和热失控。
环境高低温（风险值17）：极端温度环境显著影响电池性能和安全性。
BMS/PCS/EMS异常（风险值14.875）：管理系统故障导致无法及时发现和处置异常。
消防设施不足（风险值14.875）：缺乏针对性的消防措施，难以有效控制火灾蔓延。
储能电站五大关键措施
强化冷却系统可靠性
冷却系统是储能电站的"生命线"。
研究建议：
定期维护检查冷却系统的绝缘性、冷却液流量、温度等关键参数
选用高质量、知名品牌的冷却设备，确保性能可靠性
研发先进控制系统，实现运行状态实时监控和寿命预测
优化能源分配，提升系统整体可靠性
优化电池系统防过充措施
研究提出多层次防护策略：
定期检查电池老化状况，及时更换问题电池
将SOC控制在20%-80%区间，降低过充风险
配备高可靠性的外部电源保护装置
通过BMS实时监测电压、温度等参数，达到阈值立即停止充电
提高早期安全预警技术
建立三级预警体系：
一级预警：电池表面缺陷及故障检测
利用超声、光纤光栅传感、电化学阻抗谱等技术
二级预警：早期热失控检测
监测电压升高、温度骤升、气体释放等特征参数
H₂、CO、CO₂作为一级预警气体，HCl、HF作为二级预警气体
声音信号预警技术准确率达92.31%
三级预警：火灾早期识别
基于气液逸出物图像识别，平均精准度达83.65%
多因素融合技术，综合电信号、声音信号、表面检测等参量
提升消防安全技术水平
针对现有消防设施的不足，研究建议：
加快建设储能电站消防安全标准体系
研发针对性的消防灭火剂，既能快速灭火又能高效降温
重点考虑吸附或惰化可燃性气体，降低爆炸风险
建立综合管理体系，从设计阶段就考虑消防安全
优化消防救援技战术策略
制定科学的应急响应方案：
有人员被困时：采取"救人第一、科学施救"原则
无人员被困时：实施"外部防控、冷却降温、远程监测、联合评估"措施
使用灭火机器人、移动水炮等设备进行远距离灭火
加强事故调查研究，形成标准化技术方案
结论与展望
这项研究通过对90起全球储能电站事故的深度剖析，为储能产业的安全发展敲响了警钟。研究不仅揭示了三元锂电池的高风险特性、韩国等国的事故集中现象、运行期的高危特征以及人为因素的主导作用，更重要的是通过科学的风险评估方法，识别出了五大高风险因素，并提出了系统性的防控策略。
随着储能产业进入高质量发展新阶段，安全必须成为第一要务。从电芯的本质安全设计，到完善的管理制度；从超早期预警技术的突破，到专用灭火剂的研发；从强制性标准的制定，到全生命周期的安全管理——只有构建起全方位、多层次的安全防护体系，才能为电化学储能的大规模应用保驾护航，真正实现储能产业的安全、快速、长期发展。
END
原文信息：袁帅, 崔煜杰, 程东浩, 等. 2017—2024年全球电化学储能电站火灾爆炸事故统计分析[J]. 储能科学与技术, 2025, 14(6): 2362-2376.
选自微信公众号 智能电池系统