在锂电储能系统安全环节，最具破坏性的故障之一是级联热失控：即单个电芯故障触发相邻电芯连续失效。热失控触发因素包括但不限于过高温度暴露、线路故障导致的外部短路，或电芯缺陷引起的内部短路等。
在热失控的过程中，电芯在释放大量有毒且高度可燃气体的同时会释放巨大的热能，并且气体释放量与电池种类、电池荷电状态高度相关（详见下表1和表2）。
对于大型电池组而言，单个电芯失效产生的热量足以加热邻近电芯，引发热失控级联效应，一旦这些释放出来的气体遇到点火源，在密闭空间内可能形成过压，若未及时控制，这种过压可能导致爆炸，对电池、周边设备甚至人员造成严重危害。
及时有效地通过联动风机等措施将电芯释放出来的气体从储能柜这个密闭空间排出，对储能系统的安全极其重要。目前在系统设计的过程中，主要是通过安装BMS和可燃气体探测器等设备，来联动风机等气体排空设备。
热失控气体释放量与电池荷电状态（SOC）的关系
如表1所示，电池荷电状态越高，释放的气体量越大，系统危害性也越大。这一关系并非线性；例如，100% SOC的电芯释放的气体量超过50% SOC电芯的两倍以上。
表1. 7.7Wh软包电芯在标准温度和压力下的排气体积
（参考：该电芯体积为0.014L）
热失控气体种类与电池荷电状态（SOC）的关系
在对热失控的气体成分分析中显示，热失控所释放的气体中除二氧化碳外其余皆为可燃气体，同时一氧化碳和部分碳氢化合物不仅可燃，还可能对健康造成显著危害，各气体成分含量与电池的荷电状态也是高度相关，详见表2。
表2. 7.7Wh软包电芯的排气成分
（注：表中显示的气体成分除了二氧化碳外，其余均为可燃气体，其中一氧化碳及部分碳氢化合物不仅可燃，还可能对健康造成显著危害）
(Source: Colella, F, Marr, K, Ponchaut, N, Somandepalli, V, Spray, R, “Analysis of Combustion Hazards due to Catastrophic Failures in Lithium-Ion Battery Packs”. 7th International Seminar on Fire and Explosion Hazards, 5–10 May 2013, Providence, United States.)
UL 9540A测试结果：LFP电芯级测试与模组级测试
(Source: https: //www.pembroke-ma.gov/DocumentCenter /View/7662/Palmer-Capital---Pembroke-ESS-Code-Complaince-Report)
热失控工况下风机失效的关键影响因素
在储能系统设计中，通风与冷却设备（如风机或空调）被视为控制气体积聚与温升的关键安全手段。然而，在热失控工况下，电芯释放的气体具有高温（可达数百摄氏度）、高流速以及复杂化学成分（如氢气、CO及多种碳氢化合物），并伴随颗粒物及腐蚀性气体的特性，通风与冷却系统将面临远超设计边界的极端环境。
在储能系统（BESS）中，风机或空调系统失效可能由以下情况触发：
电芯数量与风机失效关系
单体热失控
单个电芯热失控释放的气体量和热量通常有限，在大型储能系统中，风机仍可维持基本运行能力。
多电芯热失控
局部多芯（约3–10个电芯）：
•风机通常仍可运行，但需提升至高负荷状态
•系统可能触发报警并进入强化通风模式
•在气体快速积聚或温升较快情况下，风机效率可能下降
大规模多芯（≥10%电芯参与）：
•风机可能因高温、烟雾或控制保护逻辑而失效
•瞬态气体释放量可能远超系统通风能力
例如，在约1000kWh的储能系统中，若数十个电芯同时发生热失控，其产生的热量与气体释放速率可能在短时间内超出风机的设计处理能力。
风机失效带来的系统级风险
一旦风机失效，系统的通风与稀释能力将显著下降，可燃气体可能在局部空间内快速积聚，并在短时间内接近甚至达到爆炸下限（LEL）。在高能量密度系统中，这种气体与热量的叠加效应还可能进一步诱发热失控扩散，引发更大范围的安全事件。
因此，在气体产生的极早期实现可靠联动通风系统，是控制风险扩大的关键。
可燃气体探测器：储能安全的前置感知能力
根据NFPA 855（2026版）要求：
•气体探测系统应在可燃气体浓度不超过爆炸下限（LFL）的10%时启动可燃气体浓度降低系统（CCR）。
•对于氢气，该阈值约为4,000ppm。
同时，在附录A.9.7.6.7.4.2中明确指出：尽早启动通风系统对于风险控制至关重要，且提出探测器和传感器选型必须要考虑易受污染、中毒或漂移的因素。
低浓度及多级氢气浓度探测报警策略在储能系统安全管理中的价值
在热失控发生及气体释放的极早期就可以精准、可靠地联动风机既可以避免大量可燃气体的积聚又可以避免级联热失控造成的联动风机故障从而达到有效控制风险的目的。
将低浓度（500ppm）、10%LFL（4,000ppm） 、25%LFL（10,000ppm）多级氢气浓度探测报警策略与电池管理系统（BMS）及安全控制策略集成，可实现：
•及时干预：在危险状况形成前，启动强制通风、隔离异常模块或停止充放电操作。
•提升运行安全：通过早期干预降低热失控在电芯或模块间蔓延的风险。
•数据驱动决策：为预测性运维、风险评估及符合行业安全标准提供可操作依据。
作为储能系统安全管理的重要前置防线，低浓度氢气探测能够显著增强系统整体韧性与长期运行可靠性，为储能行业提供可靠的安全保障。
基于上述背景，仅依赖通风系统或基于高浓度气体的报警策略，往往难以及时响应快速发展的热失控过程。在此情况下，引入低浓度氢气报警作为前置感知手段具有重要意义。
低浓度与多级氢气探测通过将安全策略前移至风险早期阶段，使储能系统从“被动响应”向“主动预防”转变，成为提升系统安全性、可靠性及业务连续性的关键技术路径。
普晟传感专门为储能场景应用的气体传感解决方案
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先进气体传感解决方案包括：
•低浓度及多级氢气探测与系统联动：实现低浓度（500ppm），10% LFL（4,000ppm）， 25% LFL（10,000ppm）多级浓度氢气探测与电池管理系统（BMS）及安全控制策略集成。
•抗污染与抗硅中毒设计：有效降低VOC、硅氧烷等干扰物对敏感元件的化学覆盖，提升氢气和CO传感器在长期高污染环境中的稳定性。
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