FinalapprovaldraftonNovember22,2020FinalapprovaldraftonNovember22,2020電動汽車充電站消防安全關鍵技術研究電動汽車充電站消防安全關鍵技術研究曹麗英1鄭斌2黃昊1（公安部上海消防研究所，上海200438；石家莊市公安消防支隊，石家莊050000）摘要：通過對我國電動汽車充電站設計、建設和管理中存在的消防安全問題進行廣泛調研，研究分析了存在消防安全管理現狀，有針對性對消防安全設計、管理等環節中充電站分類、選址和平面布局、火災危險性、防火設計、消防設施配置等關鍵技術提出了相關的建議。關鍵詞：電動汽車；充電站；消防安全電動汽車產業鏈包括動力電池、整車、基礎設施和運行管理等，以電動汽車充換電站為代表的充電配套基礎設施則是主要環節之一，必須與電動汽車其他領域實現共同協調發展。目前我國已有一百多個城市列入新能源汽車示范城市，京津冀、長三角、珠三角等大中型城市先后發布了清潔空氣行動計劃，均把大力推廣新能源汽車作為發展綠色交通的主要任務。節能減排的任務需求以及新能源汽車的推廣計劃使得我國各大中城市電動汽車基礎設施建設刻不容緩。本文通過對現有充電站建設和管理中存在的問題進行分析，然后有針對性的提出電動汽車充電站建設和管理中消防安全的建議。1.電動汽車充電站基本情況電動汽車充電站[1]是指采用整車充電模式為電動汽車提供電能的場所，應包括3臺及以上電動汽車充電設備（至少有1臺非車載充電機），以及相關供電設備、監控設備等配套設備。大、中型充電站建設采用配電變壓器，兩路電源供電；小型充電站采用單路低壓電源供電，不設配電變壓器。充電設備電氣接口、通信規約、電氣連接件符合相關技術標準要求，設計規范一致。一個完整的充電站組成結構[2]包括供電系統、充電設備、監控系統及相應的配套設施四大部分。電動汽車充電站目前有傳統型充電站、多層立體充電站、社區簡易充電樁、地下車庫充電樁、加油站充電站、儲能式移動充電設備、無線充電站。據調查，深圳是北上廣深四地中已建成并投入運營充電站最多的城市，目前已建成60多個充電站(包括公交車充電站在內)，完成了對全市范圍的覆蓋。電動汽車作為一種新生事物，充、換電站也是隨著電動汽車的發展而逐步發展起來，雖然只有部分城市建立了充換電站，但近年來媒體報道的電動汽車火災及充換電站火災也屢見不鮮，2015年4月26日下午，深圳灣口岸中國普天力能加電站內，一輛大巴車內的蓄電池組突然冒煙，隨后起火并蔓延至全車。后經專家組鑒定，事故直接原因是：車輛動力充滿電后，動力電池過充電72分鐘，過充電量58kWh，造成多個電池箱先后發生動力電池熱失控、電解液泄漏，引起短路，導致火災。調查組還特別提醒，過充是目前火災的主要原因，各方面要高度重視，采取有效措施?；痦椖浚簢铱萍贾斡媱澱n題（2015BAG07B00），上海市科委項目（16DZ2292600）作者簡介曹麗英，女，碩士，公安部上海消防研究所，副研究員，從事滅火理論研究，E-mail

相比于傳統汽車火災，此次電動汽車充電站內的電動大巴火災的撲救具有一定的特殊性。首先，滅火困難，站內配備的消防設施無法撲滅電動大巴車火災：站內配置的滅火器均為手提式或推車式水基型滅火器，未設置室內外消火栓，站內充電站控制室外側設置有兩個圓形沙池?；馂陌l生時，站內人員聞到車尾部有氣味并并伴隨白煙冒出，使用站內水基型滅火器對冒煙部位進行噴射，均無法抑制火焰，隨后車側面部位開始起火，火勢立刻難以控制。消防人員到達火場時，站內人員不同意使用水槍滅火，在將站內的近二十具水基型滅火器和其他車輛上取下的干粉滅火器全部用光也無法控制火勢，隨后消防員要求使用水槍滅火，否則無法達到降溫目的，數分鐘后火焰得到控制。最后，消防員將高壓線剪短，電池拖出后用沙土掩埋，以防止復燃。整個滅火過程持續約2個小時。其次，消防站結構簡單，火災損失?。撼潆娬緸殇摻罨炷量蚣芙Y構，站內可燃物不多，故未引起大范圍的燃燒。頂部的廣告牌和頂棚，由于采用的阻燃材料，只有部分被燒毀。電動汽車充電站建設和投入使用較早的地區，已有一定數量的火災或爆炸事故發生，隨著電動汽車產業的快速發展，充電站等基礎設施在全國的大規模建設，電動汽車充電站內消防安全必須引起我們的高度重視。2電動汽車充電站消防安全管理現狀現有消防標準規范無法解決防火設計問題電動汽車充電站建筑結構多樣，功能也與傳統建筑具有很大的不同，動力電池火災危險性的存在成為充電站防火設計的難點。目前電動汽車充電站消防設計和審批驗收缺乏專門的標準規范依據，導致既有電動汽車充換電站部分陷入停運狀態，且新建站點無法通過消防審批就開始投入運營。以往針對充換電站建設的標準規范多為地方或行業根據需求編制的地方標準或行業標準[3-6]，主要有深圳市地方標準《電動汽車充電系統技術規范第2部分：充電站及充電樁設計規范》SZDB/Z（以往時2011版，現在正在修訂）和南方電網公司的企業標準《電動汽車充電站及充電樁設計規范》Q/CSG，隨著電動汽車的快速發展，2014年住建部發布了國家工程建設標準《電動汽車充電站設計規范》GB50966-2014，使得電動汽車充電站設計上升到國家標準。然而這些標準規范中對電動汽車充電站設計要求普遍存在如下問題：1.未正確認識電動汽車的危險性，大多數規范均將供電、充電系統作為充換電站最大的危險源，忽略了車上動力電池危險性的存在。2.防火設計要求不具體，可操作性差。由于動力電池火災危險性未被明確，且大多規范編制過程中缺少公安消防專業人士的參與，故對于防火間距、耐火等級無具體要求。3.消防設施的設置要求不明確。對于室內外消火栓、自動滅火系統、火災自動報警系統、滅火器的配置等要求不明確，甚至存在互相矛盾的地方，如對室內外消火栓需設置和不需設置即存在不同的要求。4.現行充換電站建設已與現行規范相矛盾。如《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》GB50067-2014中“地下、半地下汽車庫內不應設置修理車位、噴漆間、充電間、乙炔間和甲、乙類物品庫房”，但由于目前很多城市面臨用地緊張的問題，現已投入使用的很多電動汽車充電樁均設置在了地下停車庫內，使得消防審批更難得到落實。消防設施配置情況復雜，消防安全管理缺失經調研，目前已經建成并投入使用的充換電站內存在如下的消防安全問題：1.現有消防設施配置情況復雜，滅火效果不明確。電動汽車充電站內設置主要有室內消火栓箱、推車式或手提式水基型或干粉滅火器、滅火毯、消防沙等。國外相關資料顯示，大量持續的消防水是撲滅電動汽車火災最有效的方法，而目前很多充電站內出于水導電的顧慮，大多未設置室內消火栓，消防員滅火時只能依靠市政供水或消防車供水，給火災撲救帶來一定的困難。根據以往的火災案例來看，滅火器對于撲滅電動汽車火災效果不明顯，甚至無法控制火災的發展。消防沙池的設置往往距離充電站較遠，若車輛發生火災，消防沙運送過去時間較長，且火勢一旦蔓延開來，人員無法靠近，便無法將消防沙釋放到火場中。2.消防安全管理未得到重視，消防設施使用狀況不佳。有專人管理的電動公交車充電站，基本都設置了安全管理規定和應急操作規程，站內人員均經過一定的消防安全培訓，消防設施配置雖然不統一，但基本都有配置，且有專人管理，均處于可用狀態。無人看管的私人電動小轎車充電站往往無消防安全管理規定，且大多未配置消防設施或消防設施處于無法使用狀態，存在很大的消防安全隱患。因此，亟需制定相應的國家工程建設標準，使得充換電站消防安全規定和審批驗收要求能夠有據可依，以有效控制和降低其火災風險。3電動汽車充電站消防安全關鍵技術及建議電動汽車充電站防火設計中，急需解決充換電站分類、火災危險性、選址、平面布置、防火設計、消防設置配置、火災事故處置等問題。充電站分類經調研，目前在建的電動汽車充電站選址、建筑面積、運營能力等具有較大的差異，充電站種類多，體量大。周邊建筑物有住宅、宿舍、學校建筑或商務樓等，與周邊建筑的距離大多較近，有的直接設置在建筑物的外墻，有些毗鄰建筑物只有1m的距離。建筑規模從28㎡至6880㎡不等。運營能力從3輛到一百多輛不等。因此，在防火設計中要根據建筑類型、規模、選址、運營能力等進行分類，并有針對性的提出消防安全要求。充電站火災危險性充電站建筑內火災危險性主要來自車載動力電池，換電站內大量儲存的電池使得火災危險性進一步增加。動力電池由正極、負極、電解液、隔膜和包裝材料等組成，動力電池生產企業中常使用的電池原料主要有溶劑和電解液。電解液和溶劑的閃點都較低，最低的僅16℃，根據GB50016《建筑設計防火規范》，對于液體物質采用閃點來衡量其火災危險性，電池危險性為甲類。因此，以充電為主的電動汽車充電站，由于鋰離子電池數量較少，且危險源不固定的原因，可根據充電站的規模及采取的防火措施來認定具體火災危險性。充電站選址、平面布局首先應確定不宜設置在地下車庫。但由于城市用地緊張，許多城市都把充電站設置在地下停車庫中，相比傳統車，具有特殊的危害性：電動汽車火災產生大量有毒有害氣體；電動汽車具有爆炸風險。因此，對于電動汽車充電站選址和平面布局應重點考慮如下：1.宜設置在地面一層，如必須設置在地下時，不應設置在地下兩層及以下的樓層。2.充電站應設置在人員密集場所的常年主導風向的下風向。不應設置在人員密集場所的主出入口。充電站防火設計充電站由于存儲鋰電池的數量和規模的不同，防火設計應分開考慮?！督ㄖO計防火規范》作為建（構）筑物防火設計的基本規范，應盡量參照此規范，然而，在無法滿足的情況下，應根據電池火災特點對電動汽車充電站采取一些額外措施，以保障充換電站消防安全。如考慮到電池飛濺，現有距離居民區較近的充換電站建議增加防飛濺的鐵絲網；儲存電池的地方建議增加防撞裝置，避免因撞擊引起電池短路而發生事故。充電站消防設施設置充電站消防設施應包括滅火系統，自動報警系統、防排煙設施等。對于滅火系統，目前關于電動汽車電池火災的滅火技術研究的文獻較少[7-8]，甚至這些少量文獻中關于電動汽車火災滅火技術的描述都存在相互矛盾的地方。但是大量持續的消防水對于電動汽車火災的降溫和隔絕氧氣等具有很好的效果，因此，建議在充換電站內設置室內消火栓、室外消火栓，以滿足火災時消防車輛的用水。其次，對各類滅火劑、滅火系統的有效性展開實驗研究，研究或開發能夠有效撲滅鋰電池火災的滅火系統。對于自動報警系統，根據動力電池火災特點，動力電池燃燒前內部溫度升高，且伴隨有大量的氣體產生，電池內部溫度升高有電池管理系統（BMS）進行監控，可以輔助報警，因此，應特別要求電池管理系統與消防監控系統進行聯動。同時，應采用可燃氣體報警裝置或感煙報警系統增加火災的預警。對于防排煙設施，現有的地面充換電站一般為敞開式建筑，密閉空間較少。而設置在地下的充電站，火災時的排煙問題也是重點、難點問題，應展開系統研究，尤其是大量有毒有害氣體的排煙問題。4結論電動汽車充電站在設計、建設和消防安全管理方面存在一定的問題，但是伴隨著國家戰略體系的部署，面對電動汽車產業快速發展的現狀，電動汽車充電站作為電動汽車行業發展中不可缺少的基礎設施，其技術必須緊跟電動汽車的發展步伐。因此，相關產業和部門應加快相關研究，提出具體措施，尤其盡快制定相應的標準規范，使得電動汽車充電站的管理和運行更加規范和有序，滿足電動汽車行業快速發展對基礎設施的需求，保障電動汽車行業的健康發展。參考文獻[1]GB50966.電動汽車充電站設計規范[S].[2]徐海明等.電動汽車充電站運行與維護設計.中國電力出版社,2012.[3]GB50016-2014.建筑設計防火規范[S].[4]GB50067-2014.汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范[S].[5]GB50156-2013.汽車加油加氣站設計與施工規范[S].[6]DG/TJ08-2093-2012.電動汽車充電基礎設施建設設計規范[S].[7]NationalFireProtectionAssociation