自9月10日早上8时左右新加坡阿里云数据中心发生火灾以来,截至11日下午5点,火势已持续33小时,尚未完全扑灭。此次火灾导致阿里云新加坡地域可用区C的网络访问和部分云产品服务出现异常。根据外媒报道,这场火灾已严重影响了包括Lazada和字节跳动等多家科技公司托管的服务。
　　
　　目前,机房起火的原因及更多事件处理进展已经披露。在火灾持续超过30小时后,关于为何无法快速扑灭及如何应对此类火灾,成为外界关注的焦点。
　　
　　根据阿里云官方发布的《新加坡可用区C机房火灾》公告,新加坡机房火灾和温度升高的原因是由锂电池爆炸引起的。
　　

　　一、能否使用传统的水进行锂电池灭火
　　
　　由于锂电池的特性,使用水灭火并不可取。锂电池起火时,水可能导致电池短路,进一步加剧火势。此外,水与锂电池的正负极材料以及电解液会发生剧烈化学反应,产生的热量和气体可能引发爆炸,进一步恶化火灾局面。不过,部分观点认为,水能够在抑制复燃方面发挥作用。
　　
　　关于锂电池爆炸的原因,业内人士表示,尽管锂电池的安全性已在多方面得到验证,此次事件的爆炸或许是受外部环境等因素影响,具体原因仍需等待进一步调查结果。
　　
　　二、数据中心安全应用锂电池的优势
　　
　　数据中心应用锂电池的优势主要体现在以下几个方面:
　　
　　1、能量密度高
　　
　　锂电池的能量密度远高于传统的铅酸电池,这意味着在相同体积或重量下,锂电池能提供更长的后备时间或支持更高的负载功率。
　　
　　2、寿命长
　　
　　锂电池的循环寿命长,即使在频繁充放电的情况下,也能保持较长的使用寿命。这有助于减少数据中心的维护成本和降低更换电池的频率。
　　
　　3、环保
　　
　　锂电池不含铅、镉等有害重金属元素,对环境友好。同时,其在使用过程中不会产生酸雾等有害气体,对数据中心的环境影响较小。
　　
　　4、充电速度快
　　
　　锂电池的充电速度比铅酸电池快很多,这有助于缩短数据中心的停电恢复时间,提高系统的可用性。
　　
　　5、锂电池的适用环境温度
　　
　　铅酸电池的适宜充电和放电温度一般介于20～30℃,这个范围内的环境温度敏感性较弱。然而,一旦气候变冷,电池的蓄电效率就可能会相应减弱。尤其是在温度低于15℃的情况下,电池的容量减少更为显著,每降低1℃,其可用容量就会减少大约0.8%。当温度降至零下,电池的功率可能仅为其平均水平的70%。与此相对,锂电池的储能性质对环境温度的反应较弱,它的使用环境温度范围更广,可以在0～60℃。这使得锂电池在更高或更低的工作温度条件下仍能保持相对稳定的性能。由于锂电池的预期使用年限以及耐热属性,它们在极端环境中依然可以维持超过铅酸电池的使用年限。
　　
　　三、数据中心应用锂电池的局限性
　　
　　1、成本较高
　　
　　目前,锂电池的成本仍然高于传统的铅酸电池,曾经达到铅酸电池造价的3倍以上。虽然随着技术的进步和规模化生产,锂电池的成本正在逐渐降低,但在某些应用中,其成本仍然是一个重要的考虑因素。
　　
　　2、采取严格的安全管理措施
　　
　　尽管锂电池在日常操作中是安全的,但如果处于过度充电、过度放电或者高温环境中,可能会出现如热失控等严重的安全风险。因此,数据中心在使用锂电池时需要采取严格的安全管理措施。
　　
　　四、锂电池的热失控安全隐患
　　
　　锂电池发生热失控主要是由于内部产热远高于散热速率,在锂离子电池的内部积聚了大量的热量,从而引起了连锁反应,导致电池起火和爆炸。常见触发锂电池热失控的故障类型包括:
　　
　　1、电池过热
　　
　　这可能是由于电池的选型和热设计不合理,或者外短路导致电池温度升高、电缆的接头松动等。
　　
　　2、过充电
　　
　　过充电触发的热失控通常是由于电池管理系统本身对过充电的电路安全功能缺失,导致电池的BMS(电池管理系统)已经失控却还在充电。
　　
　　3、内短路:电池制造杂质、金属颗粒、充放电膨胀的收缩、析锂等都有可能造成内短路。这种内短路是缓慢发生的,时间非常长,而且无法确定它什么时候会出现热失控
　　
　　当发生充电速率过快、过度放电、温度变化、材料变形等情况时,锂离子电池内部会产生枝晶。枝晶是尖锐的树枝状结构,它可能刺穿隔膜,导致电池内部短路,进而引发热失控。在锂电池的热失控过程中,可能会产生大量的易燃气体,例如氢气和一氧化碳等,这些气体在特定环境下有可能触发爆炸。
　　
　　为了预防锂电池热失控,可以采取优化电池设计、改进电池管理、控制充电速率、避免过度充放电、保持适宜的环境温度等措施。这些措施有助于延长锂电池的寿命并提高使用安全性。
　　
　　五、消防安全规范对锂电池应用的要求
　　
　　为了确保锂电池的安全应用,各国已出台相应的规范和标准。例如,我国在GB51048-2014《电化学储能电站设计规范》中明确规定了锂电池的选用、布置、防火和安全间距等方面的要求。规范强调了锂电池的火灾危险性,要求在设计中充分考虑锂电池的火灾预防和应对措施。具体来说,应设置有效的火灾探测系统、灭火系统和排烟系统等,以确保火灾发生时能及时发现并控制火势。此外,规范还要求对锂电池的充电和放电过程进行严格监控,防止过充和过放引发的火灾事故。
　　
　　此外，行业人士在团体标准方面也作了有益的探索，包括T/DZJN80-2022《数据中心用锂离子电池设备产品技术标准》和T/CABEE056-2023《数据中心锂离子电池室设计标准》等。
　　
　　T/DZJN80-2022要求电池系统应安装独立的灭火装置,能够实现自动灭火功能,应采用模块内灭火装置或机柜内灭火装置,灭火材质宜使用全氟己酮或七氟丙烷。此外,也提到电池舱式水浸没灭火装置,即电池模块布置在半封闭式的电池仓内,通过火探管在设定温度时报警,联动注水浸没电池灭火,利用水比容大的特点达到持续降温控制热失控的目的。
　　
　　T/CABEE056-2023在设计层面限定电池室适用于室内放置锂电池总容量大于20kWh、小于等于600kWh;鉴于热失控初期释放的气体特性,应配置CO或H2探测器;锂电池室宜配置水喷雾灭火系统或自动喷水灭火系统,要求消防用水应满足2.0h持续供水能力;为防止复燃,不同水灭火系统还应存在7～10h的持续供水能力。与铅酸电池室采用气体灭火时须遵循空间不大于3600m3不同,锂电池室的空间受电池总容量限制会小得多;在实际设计工作中,按要求限制好每个电池室的电池安装总容量,就能较轻松地实现持续供水要求。
　　
　　六、锂电池火灾的应对
　　
　　1、锂电池火灾的应对主要包括快速灭火和高效冷却两个方面
　　
　　快速灭火是为了极大降低火焰对临近电池和其他设备的热伤害;高效冷却是为了抑制电池内部的链式分解反应,防止电池再次复燃和热失控,同时也能有效降低对临近电池的影响。灭火剂中,全氟己酮表现出了快速扑灭电池外部明火的能力,其安全余量较高,对环境也较为友好,在喷发后,可快速汽化,迅速吸收大量热量,隔绝空气中的氧气,实现窒息灭火。
　　
　　2、水消防不可取是由锂电池的特性决定的
　　
　　锂电池在发生火灾时,水分可能会导致电池短路,进而加剧火势。此外,水与锂电池正负极材料以及电解液发生剧烈化学反应,产生的气体和热量可能会引发爆炸,加重火灾事故。也有观点认为,水能灭火抑复燃是有效手段。(选自CDCC/IDC圈/DataCenter运营管理)
　　
　　编辑：Harris