新能源汽車高壓充電站消防安全防范措施研究

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，居民的出行需求逐步上升。新能源汽車大多以電為消耗能源，為滿足消費(fèi)者的能源需求，企業(yè)會(huì)配備各類充電站。其中，高壓充電站以其充電所需時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)受到消費(fèi)者的廣泛關(guān)注，但高壓充電站內(nèi)設(shè)備較多，存在一定的消防安全隱患?；诖耍疚脑诤?jiǎn)述新能源充電站現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)新能源高壓充電站火災(zāi)特點(diǎn)及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并為防范高壓充電站消防安全事故提出具體舉措。關(guān)鍵詞：消防安全；新能源汽車；充電站新能源汽車將電能作為出行消耗能源，新能源汽車商家會(huì)在與當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商溝通后，設(shè)立相應(yīng)的充電站以確保汽車能源充足。相較于加油站、加氣站而言，新能源汽車充電站更具綜合性，提供能源為電能，服務(wù)內(nèi)容包括更換電池、自動(dòng)充電、儲(chǔ)存汽車原有電池等，配套設(shè)施較為完善，能夠滿足車主的需求。然而，部分高壓充電站存在一定的安全隱患，目前尚未針對(duì)高壓充電站消防安全問(wèn)題設(shè)立完備的消防安全標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，其安全問(wèn)題日趨嚴(yán)重亟待解決。一、新能源充電站的現(xiàn)狀分析（一）新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀新能源汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)較好，但與其配套的充電站基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍存在一定短板。首先，我國(guó)新能源充電站的建立普及程度不足，新能源充電站發(fā)展速度較快，但其充電設(shè)施分布較為集中，東部沿海及中部地區(qū)充電設(shè)施較多，其余地區(qū)充電設(shè)施相對(duì)較少，部分地區(qū)甚至尚未建立新能源充電設(shè)施。其次，針對(duì)廢舊電池，由于新能源汽車所用電池壽命有限，相關(guān)企業(yè)制定了廢舊電池回收體系，廢舊電池回收能夠進(jìn)一步降低環(huán)境污染，提高企業(yè)收益，但廢舊電池回收系統(tǒng)并未在新能源汽車行業(yè)內(nèi)形成統(tǒng)一模式，缺乏系統(tǒng)性與完整性[1]。最后，在氫燃料電池發(fā)展方面，我國(guó)部分新能源汽車企業(yè)采用氫燃料電池以代替鋰電池，但氫燃料電池的發(fā)展時(shí)間較短，部分企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)氫燃料電池的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，氫燃料電池尚未在我國(guó)普及，其未來(lái)發(fā)展具有較強(qiáng)的不確定性。（二）新能源汽車充電設(shè)施類型分析新能源汽車充電系統(tǒng)較為復(fù)雜，包括電力提供系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、監(jiān)督控制與管理系統(tǒng)與充電自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。部分地區(qū)依據(jù)本地新能源汽車實(shí)際發(fā)展情況，對(duì)充電站內(nèi)各項(xiàng)設(shè)施提出了具體要求，設(shè)置了一系列不同類型的充電設(shè)施，在確保充電安全的前提下，充分滿足車主需求[2]。部分地區(qū)在小區(qū)內(nèi)部設(shè)立單向交流充電樁，相較于其他充電設(shè)施而言，其充電所需時(shí)間較長(zhǎng)，但其安全性及充電穩(wěn)定性可以得到保證，具有用電高峰期同樣能夠穩(wěn)定充電的優(yōu)勢(shì)，較好滿足了車主充電需求。針對(duì)車主急需充電的情況，部分地區(qū)依據(jù)自身情況選取設(shè)立了非車載式充電樁、充電堆等充電設(shè)施。部分地區(qū)因交通環(huán)境復(fù)雜，充電設(shè)施需求量大，故將電池更換作為補(bǔ)充汽車能源的主要方式。（三）新能源高壓充電站發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車存在電池續(xù)航能力差、充電所需時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙新能源汽車行業(yè)發(fā)展。在此背景下，部分新能源汽車企業(yè)將發(fā)展重心轉(zhuǎn)移至高壓快充技術(shù)發(fā)展，以高壓充電站為充電工具的新能源汽車快充技術(shù)引起行業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。目前主流新能源汽車高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍一般為230V-450V，統(tǒng)稱為400V系統(tǒng)；快充應(yīng)用下，高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍提升到550-930V，可統(tǒng)稱為800V系統(tǒng)[3]。2019年，保時(shí)捷推出全球首款搭載800V高壓平臺(tái)的量產(chǎn)車型，直至2023年，具備高壓充電能力的新能源汽車大規(guī)模上市，新能源高壓充電站雖面臨一定的技術(shù)挑戰(zhàn)，但發(fā)展規(guī)模較大、發(fā)展空間廣闊。二、新能源高壓充電站引發(fā)火災(zāi)的特點(diǎn)及原因（一）新能源高壓充電站火災(zāi)特點(diǎn)新能源汽車消耗的主要能量為電能，大部分企業(yè)以鋰電池作為供能工具，確保新能源汽車正常駕駛。鋰電池中所含鋰金屬較多，而鋰金屬不穩(wěn)定性較強(qiáng)，易因外界刺激而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加之部分鋰電池制作工藝較差，導(dǎo)致鋰電池在部分情況下易產(chǎn)生爆炸，從而引發(fā)火災(zāi)。由于鋰電池具有可燃性，新能源充電站火災(zāi)將會(huì)因鋰電池燃燒而提高火焰溫度，增加場(chǎng)內(nèi)其他可燃易燃物質(zhì)被點(diǎn)燃的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致火災(zāi)具有燃燒速度快、燃燒持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。鋰電池在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量噴射狀化學(xué)液體，化學(xué)液體燃燒將提高火焰強(qiáng)度，導(dǎo)致火災(zāi)具有火焰強(qiáng)度高的特點(diǎn)[4]。鋰電池燃燒會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害氣體，如醚、烴類化合物等，火災(zāi)熄滅后仍有氣體排出，導(dǎo)致火災(zāi)具有有毒有害氣體排放量大的特點(diǎn)。新能源充電站發(fā)生火災(zāi)的主要原因之一是鋰電池?zé)崾Э?，滅火過(guò)程中易出現(xiàn)爆炸、人員觸電、復(fù)燃等突發(fā)問(wèn)題，導(dǎo)致火災(zāi)具有救援難度大的特點(diǎn)。（二）引發(fā)新能源高壓充電站火災(zāi)的原因大部分新能源汽車均配備鋰電池，鋰電池極易引發(fā)火災(zāi)，是新能源高壓充電站發(fā)生火災(zāi)的主要原因之一。大部分鋰電池選取的負(fù)極材料為碳材料，碳材料在通常情況下穩(wěn)定性較高，但溫度較高時(shí)，碳材料易與新能源汽車內(nèi)部電解液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，引發(fā)火災(zāi)。部分新能源汽車未及時(shí)更換鋰電池，導(dǎo)致電池內(nèi)部出現(xiàn)老化甚至破損，造成鋰電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象，引發(fā)火災(zāi)。除鋰電池自身因素外，部分外因同樣會(huì)引發(fā)鋰電池火災(zāi)，如外界金屬材料物質(zhì)穿透鋰電池，造成鋰電池內(nèi)部出現(xiàn)短路現(xiàn)象、過(guò)度充電導(dǎo)致鋰電池膨脹、鋰電池中鋰離子遇水引發(fā)燃燒等。高壓充電站火災(zāi)的另一主要原因是其電氣系統(tǒng)，包括配電室、充電機(jī)室、監(jiān)控室等，存在消防安全隱患。配電室內(nèi)相關(guān)設(shè)施未及時(shí)維修更換，部分元件受損，致使電路出現(xiàn)短路現(xiàn)象，電路表層溫度升高，電子配件絕緣層自燃，從而引發(fā)火災(zāi)。充電機(jī)室內(nèi)部充電設(shè)備較多，充電裝置大多功率較高、電流較大，易產(chǎn)生電路過(guò)熱現(xiàn)象，引發(fā)火災(zāi)。監(jiān)控室電子元件檢修不及時(shí)，電子元件漏電，導(dǎo)致元件外部絕緣材料失去絕緣功能，引發(fā)電子設(shè)備火災(zāi)。三、防范新能源高壓充電站出現(xiàn)消防安全問(wèn)題的措施（一）科學(xué)設(shè)立消防設(shè)施針對(duì)新能源充電站相關(guān)設(shè)施的設(shè)立問(wèn)題，我國(guó)在室內(nèi)裝修、滅火器配置、火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明系統(tǒng)、安全疏散標(biāo)識(shí)設(shè)置等多個(gè)層面，均提出了一定要求，先后頒布了《滅火自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等政策規(guī)范[5]。落實(shí)到具體的新能源充電站消防設(shè)施建設(shè)中，主要表現(xiàn)為地下充電裝置應(yīng)保證其電流低于32A、新能源充電站大樓內(nèi)部充電裝置應(yīng)設(shè)置在外墻開(kāi)放的停車場(chǎng)、為降低發(fā)生火災(zāi)后火焰蔓延至站內(nèi)其他設(shè)施的可能性，充電站內(nèi)各充電柱間應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的防火墻、充電站內(nèi)部應(yīng)配備消防自動(dòng)報(bào)警器，充電裝置上端應(yīng)配備煙感系統(tǒng)、站內(nèi)各停車場(chǎng)應(yīng)配備相應(yīng)的自動(dòng)滅火裝置、噴水系統(tǒng)與排煙系統(tǒng)等。新能源高壓充電站相較于一般充電站而言，其充電裝置具有“高電壓、高電流”的特點(diǎn)，發(fā)生消防安全問(wèn)題的可能性較高，其設(shè)施建立應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家的政策規(guī)范，保證設(shè)施設(shè)備的質(zhì)量。新能源高壓充電站應(yīng)加強(qiáng)對(duì)消防安全設(shè)施的重視。充電站施工建設(shè)前，應(yīng)當(dāng)依據(jù)我國(guó)充電站消防安全方面的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，確立具體施工圖紙，以保證施工成果符合政策要求。在充電站建設(shè)完成后，應(yīng)及時(shí)對(duì)站內(nèi)消防安全設(shè)施進(jìn)行驗(yàn)收，確保站內(nèi)消防設(shè)施配置齊全，符合政策規(guī)定。（二）加強(qiáng)對(duì)監(jiān)督及檢查工作的重視相應(yīng)安全消防救援機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)針對(duì)當(dāng)?shù)卦O(shè)有充電裝置的小區(qū)與單位進(jìn)行及時(shí)監(jiān)督并不定期抽查，將具有新能源高壓充電裝置的各單位、充電站、企業(yè)等進(jìn)行逐一記錄，必要時(shí)可通過(guò)定期檢查與抽查相結(jié)合的方式，確保監(jiān)督檢查工作的有效進(jìn)行。監(jiān)督檢查工作應(yīng)聯(lián)合相關(guān)部門(mén)，對(duì)設(shè)有新能源汽車專用停車位、充電設(shè)施的單位或場(chǎng)所，按其各自工作職責(zé)實(shí)施具有針對(duì)性的監(jiān)督檢查[6]。在進(jìn)行監(jiān)督檢查工作時(shí)，相應(yīng)工作人員應(yīng)著重做好高壓充電站內(nèi)是否具備突發(fā)火災(zāi)的應(yīng)急處理方案及人員疏散方案、充電站內(nèi)外是否存在阻礙消防車進(jìn)行滅火工作的違規(guī)停車與違規(guī)建筑、是否存在占用或堵塞應(yīng)急安全疏散出口的充電設(shè)備、是否配有較為健全的火災(zāi)報(bào)警裝置，排煙裝置、自動(dòng)噴水裝置與安全疏散標(biāo)識(shí)、充電站內(nèi)各項(xiàng)應(yīng)急滅火設(shè)施是否存在過(guò)期與失效現(xiàn)象等方面的督察工作，加強(qiáng)對(duì)高壓充電站消防安全的有效監(jiān)管。當(dāng)檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)相應(yīng)單位存在違法違規(guī)行為時(shí)，消防救援機(jī)構(gòu)相應(yīng)部門(mén)應(yīng)當(dāng)依據(jù)國(guó)家相關(guān)法律規(guī)定，對(duì)其予以責(zé)令整改、查封、行政處罰等手段，且應(yīng)積極與當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)管理部門(mén)進(jìn)行配合，對(duì)其違法違規(guī)行為進(jìn)行依法處置，確保其盡快處理消防安全隱患。（三）建立健全新能源高壓充電站消防安全管理機(jī)制消防救援相關(guān)部門(mén)應(yīng)與當(dāng)?shù)卣e極建立聯(lián)系，針對(duì)當(dāng)?shù)馗餍履茉锤邏撼潆娬镜南腊踩芾砉ぷ鬟M(jìn)行有效合作，不斷建立健全消防安全管理工作體系。各地相關(guān)部門(mén)應(yīng)在我國(guó)消防政策的指導(dǎo)下，依據(jù)各地實(shí)際情況，制定消防安全管理體系，針對(duì)部分新能源高壓充電站，相應(yīng)部門(mén)應(yīng)當(dāng)積極與高壓充電站所屬地區(qū)的管理者進(jìn)行溝通，協(xié)同制定消防安全管理細(xì)則，必要時(shí)可要求高壓充電站內(nèi)部相應(yīng)管理部門(mén)針對(duì)消防問(wèn)題進(jìn)行特殊管理。在此基礎(chǔ)上，消防救援相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)針對(duì)高壓充電站內(nèi)部從事充電站消防安全管理工作的工作人員進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，確保高壓充電站內(nèi)部相關(guān)工作人員具有較強(qiáng)業(yè)務(wù)能力，能夠切實(shí)保障消防安全管理工作順利進(jìn)行[7]。在消防安全管理體系落實(shí)過(guò)程中，存在大量瑣碎、復(fù)雜而難以界定的具體問(wèn)題，消防救援相關(guān)管理部門(mén)應(yīng)在制定新能源高壓充電站消防安全管理體系時(shí)，確保其具有一定的靈活性，避免出現(xiàn)過(guò)于死板、無(wú)法解決部分實(shí)際問(wèn)題的情況。（四）針對(duì)新能源高壓充電站消防安全問(wèn)題展開(kāi)宣傳目前，我國(guó)較多居民采用新能源汽車作為出行的主要方式，新能源汽車發(fā)展形勢(shì)較好，但針對(duì)新能源汽車消防安全問(wèn)題進(jìn)行的宣傳與警示工作尚存在普及不到位、警示力度不足等問(wèn)題。相關(guān)部門(mén)可以互聯(lián)網(wǎng)為工具，實(shí)現(xiàn)新能源汽車消防安全相關(guān)問(wèn)題的廣泛普及與大力宣傳，并應(yīng)針對(duì)新能源充電站相關(guān)管理企業(yè)進(jìn)行集中教育，提高其對(duì)充電站消防安全管理工作的重視，強(qiáng)化相關(guān)消防管理工作者的業(yè)務(wù)能力與水平[8]。為確保新能源汽車車主充分認(rèn)識(shí)到消防事故的危害性，新能源高壓充電站可為車主發(fā)放消防安全事故應(yīng)急手冊(cè)，將新能源汽車消防事故的危害、車主應(yīng)進(jìn)行的預(yù)防行為、應(yīng)急處理、事故逃生等知識(shí)進(jìn)行宣傳，實(shí)現(xiàn)新能源汽車消防安全管理知識(shí)的普及，促使車主嚴(yán)格按照新能源汽車使用、充電、保養(yǎng)機(jī)制進(jìn)行安全管理，從而降低新能源高壓充電站內(nèi)因新能源汽車自身存在問(wèn)題而導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的可能性。（五）培養(yǎng)相關(guān)單位處理突發(fā)消防事故的能力新能源高壓充電站內(nèi)應(yīng)針對(duì)消防安全事故設(shè)立專門(mén)的應(yīng)急處理小組，確保應(yīng)急處理小組能夠在充電站發(fā)生消防安全事故時(shí)，盡可能控制火焰蔓延，積極配合相應(yīng)消防救援隊(duì)進(jìn)行滅火撲火工作。充電站及當(dāng)?shù)叵谰仍?duì)伍應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)急處理小組進(jìn)行培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)包括消防安全事故基本情況、火災(zāi)控制技術(shù)與處理方法、發(fā)現(xiàn)災(zāi)情后應(yīng)采取的應(yīng)急措施、災(zāi)后監(jiān)控視頻調(diào)取等，培養(yǎng)應(yīng)急處理小組的專業(yè)能力與應(yīng)變能力，切實(shí)保障新能源充電站的消防安全。高壓充電站應(yīng)配備相應(yīng)的電絕緣器材及滅火防護(hù)裝備，以確保滅火工作人員的安全，可依據(jù)站內(nèi)實(shí)際情況配備沙坑、排水系統(tǒng)等設(shè)施，降低發(fā)生電