时间: 2024-08-04 16:53:34 | 作者: 破碎生产线(站)
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摘要：本文关注应急照明行业中锂电池集中电源的安全风险隐患及其规范化应用的问题。应急照明集中电源在电缆井长期工作，存在与电动车上楼充电类似的风险。目前应急照明市场上充斥着未经严格检验测试认证、质量参差不齐的锂电池产品。新国标GB17945-202x即将实施，预期将引导行业加速向锂电池转型，可能带来与电瓶车行业类似的安全问题爆发。提出了一系列建议来提升应急照明集中电源的安全性，防止锂电池安全风险扩大化。建议：在一类高层建筑及人员密集场所以传统铅酸电池为首选；限制单个集中电源箱的功率；要求行业内厂家遵循GB40165标准等。
关键词：锂离子电池:应急照明集中电源:电缆井:GB17945标准：安全监管
新年伊始，南京市雨花台区“2·23”居民楼火灾事故震惊全国，大火无情地夺走了15条生命，另有44人受伤[1]。这起悲剧不仅给受害者的家庭带来了无尽的痛苦，也为我们所有人敲响了安全警钟。
据消防部门通报，火灾系电瓶车停放处起火引发，具体原因正在进一步调查。轻快便捷的两轮交通工具为何成为威胁人们生命和财产安全的“定时炸弹”？电瓶车使用锂电池安全问题再次引起舆论广泛争议。此次事故使得实施将满5年的电瓶车“新国标”《电瓶车安全技术规范》面临新的拷问，能预见，此次事故势必将在电瓶车安全领域引发一场更为严格的监管风暴。
举一反三，未雨绸缪。全国各地纷纷狠抓“电瓶车&蓄电池不进楼，不入户”的时候，作为一个消防从业者，笔者从南京“2·23”火灾敏感地联想到了应急照明行业也有类似的锂电池应用风险正在积聚。
根据有关国标，应急照明集中电源箱恰恰就需要设置于建筑电缆井内[2]，并且其内置的蓄电池组正在快速采用锂电池类型。这些没有国标检验测试认证、安全性能堪忧的锂电池，有几率会成为今后事故的纵火源，这样的安全风险隐患应引起格外的重视，尽早采取比较有效措施。
应急照明集中电源（EPS）是以蓄电池储能，为集中电源型消防应急灯具供电的电源装置。他是GB51309《应急照明和疏散指示系统技术标准》倡导的新型低压集控应急照明系统的核心设备，其系统框架见下图。
以使用量最大的额定功率0.5KW的应急照明集中电源为例，消防电源箱需要按照GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》（以下简称GB17945-2010）送检，应该达到超过90分钟的额定功率放电时间，则配套的锂电池容量常常要达到36V，24Ah(约864W.h)；工程使用量较大的额定功率1.0KW应急照明集中电源，锂电池容量翻倍增加到约1600W.h。
可见，应急集中电源配套的锂电池与电瓶车使用的锂电池容量大小接近，发生热失控爆燃时能量等级相当。
近年来，国家多次出台有关规定法律法规对电动自行车严格管理，严禁进楼和入户停放、充电。然而根据国标GB51309规定，应急照明集中电源箱主要设计安装在建筑内的电气竖井、配电间内，住宅楼宇的电气竖井（也称电缆井）多数与住户房间相邻，通常在疏散过道边与住户逃生通道只隔着一个管井门。
电缆井防火封堵不到位、井内堆放可燃杂物、电气线]，一直是多年存在的顽疾，加上锂电池爆燃起火的巨大威力，薄薄的管井门并不能保证安全隔离。看过电瓶车锂电池着火猛烈燃烧视频的朋友，一定不会怀疑这个结论。
由于电缆井的特殊构造，火灾发生时容易形成“烟囱效应”，爆炸燃烧产生的热空气向上流动，会加快火势蔓延的速度，使得浓烟和大火迅速扩散到整个建筑。消防部门模拟电缆井起火，10分钟蔓延6层楼[4]。
2023年5月，山东吕梁两起电缆井内火灾（电线着火和电表箱着火），分别造成5人和3人送医后抢救无效死亡，20人受伤[5]。
应急照明集中电源是应急时提供疏散指示和照明的设备，当其本身出现事故，疏散指示和照明灯具必然瘫痪，锂电池燃爆会产生大量的有毒烟气，叠加更猛烈的火势使电缆井内大量线缆的绝缘材料产生剧毒浓烟，无应急照明和疏散指示的环境中，有毒浓烟能见度低，加上高层住宅人员无法快速逃离和得到及时救援，电缆井造成的火灾极易造成重大人员伤亡。
GB51309-2018自2019年3月实施之初到2022年期间，因为锂电池价格远远高于铅酸电池，全国生产消防应急集中电源的厂家基本都采用铅酸电池。
随着锂电池原料价格跳水，2023年下半年以来，市场上锂电池集中电源箱品牌开始增加。
应急照明新国标《消防应急照明和疏散指示系统》GB17945-202x（以下简称新国标GB17945-202x）正在报批中，预估2024年5月或6月颁布。新国标GB17945-202x报批稿中对集中电源采用锂电池为蓄电单元的额定初装放电时间较GB17945-2010减少了1/3，这将直接节省1/3的蓄电池成本[6]。
和电瓶车类似，应急照明集中电源箱最大的成本就是蓄电池。新国标GB17945-202x节省1/3电池成本的利好政策出台，在利益驱动下，必定促使整个消防应急行业急速全面转向锂电池。
这个发展趋势与电动自行车如出一辙。强制性国家标准GB17761-2018《电动自行车安全技术规范》（以下简称电动自行车国标GB17761-2018）规定整车重量严格限制不超55kg，同样重量下，锂电池作为动力源肯定跑得更远。于是，锂电池电动自行车迅速普及，这是强制性国标魔力指挥棒改变产品发展倾向的典型案例。
2024年3月31日，央视财经聚焦锂电池回收乱象，直指锂电池安全隐患的幕后真凶。
近年来，随着锂电池产业的迅猛发展，废旧锂电池数量不断累积，一些资质不全的小作坊、小工厂盯上了废旧锂电池回收利用这一条“发家致富”的门路，擅自回收拆解旧的锂电池，并进行粗加工牟利，这些“三无”产品给社会公共安全，埋下了极大的安全隐患。
据说，这些“三无”产品已经开始盯着正在快速扩张的应急照明用锂电池，因为做两轮车用锂电池的小作坊同样可以做应急照明用的锂电池，没什么差异，只不过目前应急照明电池是36V，串联电芯更少更简单。
据应急管理部消防救援局统计，2013年至2017年全国共接报因电动自行车引发的火灾1万余起，年平均发生电动自行车火灾约2000起。
也就是说，电动自行车国标GB17761-2018实施之后，因电动自行车引发的火灾事故逐年增长，2023年一年自电动自行车引发的火灾数量是之前年火灾数量的10倍[7]。
急剧增加的事故，包括了电动车市场总量增长、2019年国标GB17761限车重导向锂电、废旧锂电池混乱拼装等多种因素，特别是后面两种因素。这些类同的因素也会作用于应急照明行业，如果不及时采取措施，未来消防应急行业也将面临着10倍以上的事故概率增量。
预计应急照明行业每年将增加近百万个锂电池包，后续将累计超过千万个寿命期内锂电池包安装在千家万户的居民小区电缆井或人员密集场所电井，犹如埋藏的一个个巨大隐患。
目前执行的GB17945-2010，在应急照明集中电源送检时只是测试电池应急放电时间是否达标，但是，对于锂电池的安全性能不进行实际检测。应急照明集中电源使用的锂电池没有行业标准和国家标准检测，也没有列入3C认证。
北京市消防救援总队通报称，今年1月份，北京市发生电动自行车和电动三轮车火灾33起，从火灾原因上看，锂电池故障30起，占总数的91%[8]。可见锂电池质量问题是重中之重。
按道理，用于疏散逃生的消防产品大量部署在众多楼宇的电缆井，在千家万户的隔壁，为了确保安全应该采取更严格的标准。但是，目前应急照明行业锂电池还在野蛮生长，处于混沌无无序状态。
电动自行车火灾频发就是电池等关键部件强制性国家标准的制定落后于使用需求，导致了先发展后治理的被动局面，教训非常深刻。
2、应急照明行业大量使用了来历不明的锂电池包，电芯品质及PACK质量堪忧
笔者在市场上看到很多厂家的应急照明集中电源采用的锂电池是第三方来源的简易包装的“拼装”产品，见下图。
这些用简陋镍片连接来历不明的电池，加上胶带捆绑，黄色玻纤布包裹，最外面套上热缩膜封包，与央视财经曝光的黑作坊非法拼装生产的电动自行车锂电池半斤八两，安全性毫无保证。
大家都比较熟悉铅酸电池，某个规格容量型号电池的外观尺寸和体积、重量很明确，品质好坏比较容易判断。但是，锂电池品种、性能差异大，多数人对锂电池接触少，很少有人熟悉其体积、重量与容量的对应关系，这就为厂家狸猫换太子戏法提供了方便，某些消防应急厂家偷工减料，在市场上销售的集中电源安装了只有送检容量一半的锂电池，多数也没有电池均衡板（BMS）、降低电池品质和电池容量。
工地上很少有人懂得如何检测判断电池容量及品质，市场上，很多便宜得让人难以置信的应急照明集中电源箱就在电池容量上做手脚。
下图就是某厂300W锂电池应急照明集中电源检验报告与现场安装同型号对比。非常直观的可以看到，实际现场装配的电池体积、容量缩水一半了。
正如消防行业专家丁宏军所言：消防产品，不得不用；不求品质、但求低价，通过验收即可，各种底线不断被挑战。
为了确保锂电池组中的每个电池单元都能被均匀地充电和放电，锂电池包需要通过均衡管理电路对电池组里的每一节电芯进行管理，才能延长电池组的整体使用寿命，并提高其性能，避免因为某个电池单元过充或过放而引发安全问题。
小作坊拼装的劣质锂电池包不会在这里下功夫，最多搭配一个简易的过充电保护板应付了事。
没有均衡管理电路，不仅不能有效控制电芯的充放电节奏，更不可能及时把电池包异常温升或过压过流等故障信息传递给消防控制室值班人员。当电池出问题，值班人没办法及时采取措施防止事故扩大。
未来的应急照明锂电池标准将要求强制性采用“通讯协议”的方式充电。正在报批的应急照明GB17945-202X新标准，明确要求采用锂离子的蓄电池电源管理单元具有蓄电池温度监测报警功能。这些信息显然要通过信号传输线来传递，今后的锂电池包就更加安全。
据笔者调查，消防行业内只有极少数大厂的锂电池包内置了温度传感器，并能将采集的温度等异常信息显示在液晶控制屏，并传递到消防控制室。一旦电池使用中有异常，就能及时报警提前采取预案。
目前锂电池工艺还不十分成熟，内部的能量密度较大，耐热性相对较差，一旦发生热失控，就可能引发自燃现象。尤其是劣质锂电池，其安全性问题更为突出。相比之下，铅酸电池则表现出了较高的稳定性，铅酸电池极少出现自燃现象。
2024年2月发生电动车火灾重大事故的南京雨花台区明尚西苑居民楼就是百米高34层建筑。根据目前的消防登高灭火救援能力和疏散逃生便利性来讲，超过54米高度的高层居民建筑以及建筑高度大于50米的公共建筑等一类高层建筑，源头上避免使用锂电池应急集中电源，避免锂电池上楼进入电井，是最简单省事也是最有效的。
国家消防电子产品质检中心副主任丁宏军2023年9月题为“消防应急照明与疏散指示系统设计施工中需要注意的几个问题”[9]的公开演讲中指出：应急电源电池选型，铅酸、镍铬、镍氢电池安全性更高，是首选；磷酸铁锂电池可以有条件使用，并应有防护措施。镍铬、镍氢电池容量小只适合灯具内使用，实际上，应急电源电池选型铅酸电池就是首选。应急电源箱是365X24小时持续通电工作在电井，比两轮车白天都在外面，夜间才回来充电的方式有更多时间积累风险。
铅酸电池是一种历史悠久的电源，已经历了超过百年的发展。铅酸电池配置在集中电源箱并在电井、配电室固定使用，平常处于后备浮充，只是偶尔做短时间（三分钟）月检及年度一次长时间放电年检，不像两轮车或电动汽车应用场景，需要追求锂电池长续航，低体积重量、高循环放电的优势。
1）技术成熟：铅酸电池技术经过长期的发展和完善，工艺成熟，产品质量稳定。
4)适用范围广：从汽车启动、不间断电源（UPS）到应急照明(EPS)等领域，铅酸电池都有广泛的应用。
即将颁布的GB17945新国标要求：应急照明集中电源采用锂离子蓄电池的额定容量不应大于0.5kVAh。
根据目前现行的GB17945新国标90分钟应急时间要求，0.5kVAh额定容量对应着集中电源大约330W的功率。考虑气温影响及电池包之间差异，一般0.5kVAh送检标配300W功率应急照明集中电源箱使用。
实际上，新闻报道里面，家庭滑板车、平衡车、扫地机器人小容量锂电池导致的火灾事故都有多起报道。限制300W功率也只是权宜之计。
2023年2月2日，四川广安一小区一家7口4死3伤。当地有关部门调查后初步判断，是儿童电动平衡车在住户客厅充电使用不当引发火灾。平衡车电池容量仅相当于应急电源100W-150W功率。
消防应急电源的电池组365天24小时始终处于动态浮充备用状态，更容易引发锂电池热失控。
国内有关专家的研究结果还表明，在锂电池组温度和释放气体达到一定程度前及时断开电池组的充电电源，基本可以终止电池热失控进程，即避免电池热失控发生。
采用“通讯协议”方式充电，系统能及时监测电池包温度异常变化，及时终止集中电源箱EPS日常充电进程，有效避免电池热失控发生。同时，控制室值班人员第一时间可以得到通过总线上报的报警信息，方便及时处置。
目前市面上，只有少数厂家的锂电池集中电源应采用“通讯协议”方式充电，带有BMS电池均衡管理并能监测电池包温度。廉价电池包只有一对正负极引出线（包括多芯并联），没单独的通讯插头，肯定是不具有这个功能，使用这样的锂电池风险是显而易见的。
电池管理系统BMS定义：与电池组相连的，在过充、过流、过放以及过热下能够切断电路的电子系统，用来监控和（或）管理电池组的状态。GB40165-2021明确要求：锂离子电池组系统应设计有电池管理单元(EMU)或电池管理系统(EMS)[10]。
鉴于锂电池包应用的诸多风险，采用专门的阻燃外壳保护，具有一定的抗冲击机械强度，便于储运抗风险是合理的基本要求。
比如即将颁布的强制国标《电瓶车用锂离子蓄电池安全技术规范》要求：电池包非金属材料的电池组壳体应符合V-0等级的阻燃要求。
在内部过热不严重或漏液短路发热等情况下，阻燃外壳可以避免事故扩大，在储存运输时候避免环境周边零星烟火引燃电池组造成连锁扩大灾害。
一定强度、结构合理的壳子对保护电芯和BMS系统，避免跌落、机械冲击振动危害电池组安全是很有必要的。
下图是市场上见到的某品牌集中电源使用的锂电池包，用电瓶车要求的常规温度循环、振动、冲击、跌落等基本环境试验检测根本通不过。
GB40165-2021《固定式电子设备用锂离子电池和电池组安全技术规范》警示说明是下图这样要求的：
目前消防行业里很多厂家盲目跟风采用锂电池蓄电池，但是，为了节省成本，啥便宜用啥。于是，大量作坊厂家的锂电池包进入了消防应急行业，甚至有一些就是拼装劣质电瓶车电池的黑工厂产品。
市场上常常看到蓝色热缩膜包裹的应急照明用锂电池，啥标签都没有，有的用张白纸上简单打印电压、容量、重量标注，没有必要的安全警示说明和环保标志（回收标志）。
含钴元素的锂离子蓄电池，尤其是使用钴酸锂（LiCoO2）作为正极材料的电池，在特定条件下可能会面临更大的热失控风险。
热失控是指电池在异常条件下（如过充、过放、机械损伤或高温环境）内部温度迅速升高，导致电池性能恶化、损坏甚至起火或爆炸的现象。
正在报批的应急照明GB17945-202X新标准，明确要求系统设备的蓄电池不应采用钴酸锂、三元锂及其他含钴元素的锂离子蓄电池。
GB17945—202X将代替GB17945-2010老标准。其中专门针对新型锂电池的应用有了初步的约束和规范。包括：）限制锂电池的能量（不大于0.5kVAh）；）限制锂电池的类型（钴酸锂、三元锂电池不能用）；）B型应急照明集中电源不应采用锂离子蓄电池；）监测每节蓄电池负极和内部的温度，并应具有超温度报警功能；
我国锂电池电瓶车产量从2015年的225万辆增长到2023年的约2000万辆，年平均增幅31%，这还不包含约1/3的私自改装锂电两轮车。
虽然GB/T36972-2018《电动自行车用锂离子蓄电池》颁布实施较早，但是，因为不是强制性标准，加上标准本身的一些缺陷，影响了实施效果。后面亡羊补牢配套的GB42295-2022《电动自行车电气安全要求》出台较晚，关键的强制性国标《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》还在报批中。总体上，造成电动自行车锂电池无序发展在先、治理在后的被动局面。
近几年来，电动自行车火灾呈多发频发趋势，且火灾致死率极高。面对棘手的电动自行车消防安全问题。2022年，国务院安全生产委员会关于印发《加强电动自行车全链条安全监管重点工作任务及分工方案》的通知。应急管理部要求：深刻吸取近期火灾事故教训，集中治理电动自行车进楼入户等突出问题。显然，治理电动自行车安全风险隐患已经积重难返，只在群众末端使用环节进行“堵”是效果有限。
应急照明行业，举一反三，未雨绸缪，就必须先解决应急照明行业锂电池生产使用“有法可依”的核心问题。我们注意到，GB17945—202X有关锂电池的要求还很粗略（不是专门的电池安全标准），还不能有效解决集中电源锂电池的本质安全应用问题。
1)历史原因，应急照明疏散系统设计、施工国标及相应产品国标都缺少锂电池安全应用的规定。
直接指导消防工程设计、施工的GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术规范》开始实施时候，国内还没有关于固定式电子设备用锂离子电池和电池组的安全技术规范国标或行业标准依据。就算是应用锂电池更早的电瓶车行业，推荐性国标GB∕T36972《电瓶车用锂离子蓄电池》，也是GB51309之后发布的。因此，GB51309并没有对应急照明集中电源使用锂电池的具体技术标准要求有明确规定。
2）现阶段在消防应急行业落实强制性国家标准GB40165可能是最快实现“有法可依”的捷径
我国首部固定式锂离子电池安全强标GB40165-2021《固定式电子设备用锂离子电池和电池组安全技术规范》（以下简称锂电池国标GB40165-2021）于2021年4月30日由国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布，于2022年5月1日起实施。
锂电池国标GB40165-2021规定了固定式电子设备用锂离子电池和电池组相关的电安全、环境安全、电池组系统功能性安全等要求和试验方法。
锂电池国标GB40165-2021实施范围明确规定：本标准还适用于不间断电源(UPS)、应急电源（EPS）等用锂离子电池和电池组。消防应急集中电源明显属于锂电池国标GB40165-2021强制性要求的范围。因此，消防行业直接采用GB40165标准对产品进行要求完全合理合法。
锂电池国标GB40165-2021从立项到发布历时8年。如果要等着专门制定“消防应急照明用锂离子蓄电池安全技术规范”，这个过程中大批量无证进入成千上万建筑楼宇的应急照明集中电源锂电池安全隐患就积累过大了。
现阶段在消防应急行业落实强制性国家锂电池国标GB40165可能是最快实现“有法可依”的捷径，也可以为消防行业制定专门用于应急照明系统的锂离子蓄电池安全技术规范赢得时间，打好基础。
目前，GB51309从2019.3已经实施五年，大量新建、改建项目纷纷采用了带有蓄电池的集中电源设计。每天都有成百上千的锂电池正在各地项目上安装使用。如果再等到GB17945—202X发布并实施后才考虑实施锂电池的检测、认证（包括上述GB40165的落实），还将有一年多的空白窗口期，还将有近百万个无安全检测考核的电池包市场增量，还将增加造成十来万个建筑的锂电池事故风险。
限期暂停超过300W的锂电池应急照明集中电源产品证书，停止该类产品生产销售；锂电池先实施GB40165的“电池组环境安全测试”，应不起火、不爆炸、不漏液；把应急电源用锂电池列入GB17945强制认证的“产品关键件”管控。
应急照明用锂电集中电源箱的安全隐患才开始露头，抓紧补上标准、法规短板，汲取电瓶车用锂离子蓄电池混乱无序发展的教训，还来得及。
据悉，早期使用锂电池配套应急照明集中电源箱的少数厂家，先后都出现过一些事故苗头，反思之后转而改用传统铅酸电池，虽然没有酿成大患，但是，足以惊醒行业同仁。
目前，还有很多“无知无畏”的业内厂家正在大干快上锂电池应急电源箱，我们一定要敬畏电瓶车行业的宝贵经验教训。
[1]新浪新闻.15死44伤，南京居民楼火灾为何伤亡严重?[EB/OL].
[3]澎湃新闻.关于切实加强高层建筑电缆井火灾防控工作的提示[EB/OL].
[5]吕梁连发两起高层住宅火灾8死20伤，所有人请注意：楼梯间有烟不要乱跑了[EB/OL].
[7]界面新闻.火灾事故攀升至一年2万起，电瓶车困守“新国标”[EB/OL.
[9]丁宏军.消防应急照明与疏散指示系统设计施工中需要注意的几个问题[EB/OL].
