新能源汽车高压充电站消防安全防范措施研究

摘要：随着我国经济水平的不断提高，居民的出行需求逐步上升。新能源汽车大多以电为消耗能源，为满足消费者的能源需求，企业会配备各类充电站。其中，高压充电站以其充电所需时间短的优势受到消费者的广泛关注，但高压充电站内设备较多，存在一定的消防安全隐患。基于此，本文在简述新能源充电站现状的基础上，对新能源高压充电站火灾特点及产生原因进行分析，并为防范高压充电站消防安全事故提出具体举措。关键词：消防安全；新能源汽车；充电站新能源汽车将电能作为出行消耗能源，新能源汽车商家会在与当地政府协商沟通后，设立相应的充电站以确保汽车能源充足。相较于加油站、加气站而言，新能源汽车充电站更具综合性，提供能源为电能，服务内容包括更换电池、自动充电、储存汽车原有电池等，配套设施较为完善，能够满足车主的需求。然而，部分高壓充电站存在一定的安全隐患，目前尚未针对高压充电站消防安全问题设立完备的消防安全标准及规范，其安全问题日趋严重亟待解决。一、新能源充电站的现状分析（一）新能源汽车基础设施现状新能源汽车行业发展趋势较好，但与其配套的充电站基础设施建设仍存在一定短板。首先，我国新能源充电站的建立普及程度不足，新能源充电站发展速度较快，但其充电设施分布较为集中，东部沿海及中部地区充电设施较多，其余地区充电设施相对较少，部分地区甚至尚未建立新能源充电设施。其次，针对废旧电池，由于新能源汽车所用电池寿命有限，相关企业制定了废旧电池回收体系，废旧电池回收能够进一步降低环境污染，提高企业收益，但废旧电池回收系统并未在新能源汽车行业内形成统一模式，缺乏系统性与完整性[1]。最后，在氢燃料电池发展方面，我国部分新能源汽车企业采用氢燃料电池以代替锂电池，但氢燃料电池的发展时间较短，部分企业难以实现氢燃料电池的商业化运营，氢燃料电池尚未在我国普及，其未来发展具有较强的不确定性。（二）新能源汽车充电设施类型分析新能源汽车充电系统较为复杂，包括电力提供系统、充电系统、监督控制与管理系统与充电自动计费系统。部分地区依据本地新能源汽车实际发展情况，对充电站内各项设施提出了具体要求，设置了一系列不同类型的充电设施，在确保充电安全的前提下，充分满足车主需求[2]。部分地区在小区内部设立单向交流充电桩，相较于其他充电设施而言，其充电所需时间较长，但其安全性及充电稳定性可以得到保证，具有用电高峰期同样能够稳定充电的优势，较好满足了车主充电需求。针对车主急需充电的情况，部分地区依据自身情况选取设立了非车载式充电桩、充电堆等充电设施。部分地区因交通环境复杂，充电设施需求量大，故将电池更换作为补充汽车能源的主要方式。（三）新能源高压充电站发展现状新能源汽车存在电池续航能力差、充电所需时间长等问题，严重阻碍新能源汽车行业发展。在此背景下，部分新能源汽车企业将发展重心转移至高压快充技术发展，以高压充电站为充电工具的新能源汽车快充技术引起行业内广泛关注。目前主流新能源汽车高压电气系统电压范围一般为230V-450V，统称为400V系统；快充应用下，高压电气系统电压范围提升到550-930V，可统称为800V系统[3]。2019年，保时捷推出全球首款搭载800V高压平台的量产车型，直至2023年，具备高压充电能力的新能源汽车大规模上市，新能源高压充电站虽面临一定的技术挑战，但发展规模较大、发展空间广阔。二、新能源高压充电站引发火灾的特点及原因（一）新能源高压充电站火灾特点新能源汽车消耗的主要能量为电能，大部分企业以锂电池作为供能工具，确保新能源汽车正常驾驶。锂电池中所含锂金属较多，而锂金属不稳定性较强，易因外界刺激而发生化学反应，加之部分锂电池制作工艺较差，导致锂电池在部分情况下易产生爆炸，从而引发火灾。由于锂电池具有可燃性，新能源充电站火灾将会因锂电池燃烧而提高火焰温度，增加场内其他可燃易燃物质被点燃的风险，导致火灾具有燃烧速度快、燃烧持续时间长的特点。锂电池在燃烧过程中会产生大量喷射状化学液体，化学液体燃烧将提高火焰强度，导致火灾具有火焰强度高的特点[4]。锂电池燃烧会产生大量有毒有害气体，如醚、烃类化合物等，火灾熄灭后仍有气体排出，导致火灾具有有毒有害气体排放量大的特点。新能源充电站发生火灾的主要原因之一是锂电池热失控，灭火过程中易出现爆炸、人员触电、复燃等突发问题，导致火灾具有救援难度大的特点。（二）引发新能源高压充电站火灾的原因大部分新能源汽车均配备锂电池，锂电池极易引发火灾，是新能源高压充电站发生火灾的主要原因之一。大部分锂电池选取的负极材料为碳材料，碳材料在通常情况下稳定性较高，但温度较高时，碳材料易与新能源汽车内部电解液产生化学反应，引发火灾。部分新能源汽车未及时更换锂电池，导致电池内部出现老化甚至破损，造成锂电池热失控现象，引发火灾。除锂电池自身因素外，部分外因同样会引发锂电池火灾，如外界金属材料物质穿透锂电池，造成锂电池内部出现短路现象、过度充电导致锂电池膨胀、锂电池中锂离子遇水引发燃烧等。高压充电站火灾的另一主要原因是其电气系统，包括配电室、充电机室、监控室等，存在消防安全隐患。配电室内相关设施未及时维修更换，部分元件受损，致使电路出现短路现象，电路表层温度升高，电子配件绝缘层自燃，从而引发火灾。充电机室内部充电设备较多，充电装置大多功率较高、电流较大，易产生电路过热现象，引发火灾。监控室电子元件检修不及时，电子元件漏电，导致元件外部绝缘材料失去绝缘功能，引发电子设备火灾。三、防范新能源高压充电站出现消防安全问题的措施（一）科学设立消防设施针对新能源充电站相关设施的设立问题，我国在室内装修、灭火器配置、火灾探测与报警系统、消防应急照明系统、安全疏散标识设置等多个层面，均提出了一定要求，先后颁布了《灭火自动报警系统设计规范》《建筑设计防火规范》《建筑内部装修设计防火规范》等政策规范[5]。落实到具体的新能源充电站消防设施建设中，主要表现为地下充电装置应保证其电流低于32A、新能源充电站大楼内部充电装置应设置在外墙开放的停车场、为降低发生火灾后火焰蔓延至站内其他设施的可能性，充电站内各充电柱间应设置相应的防火墙、充电站内部应配备消防自动报警器，充电装置上端应配备烟感系统、站内各停车场应配备相应的自动灭火装置、喷水系统与排烟系统等。新能源高压充电站相较于一般充电站而言，其充电装置具有“高电压、高电流”的特点，发生消防安全问题的可能性较高，其设施建立应严格遵守国家的政策规范，保证设施设备的质量。新能源高压充电站应加强对消防安全设施的重视。充电站施工建设前，应当依据我国充电站消防安全方面的现行标准，确立具体施工图纸，以保证施工成果符合政策要求。在充电站建设完成后，应及时对站内消防安全设施进行验收，确保站内消防设施配置齐全，符合政策规定。（二）加强对监督及检查工作的重视相应安全消防救援机构应当针对当地设有充电装置的小区与单位进行及时监督并不定期抽查，将具有新能源高压充电装置的各单位、充电站、企业等进行逐一记录，必要时可通过定期检查与抽查相结合的方式，确保监督检查工作的有效进行。监督检查工作应联合相关部门，对设有新能源汽车专用停车位、充电设施的单位或场所，按其各自工作职责实施具有针对性的监督检查[6]。在进行监督检查工作时，相应工作人员应着重做好高压充电站内是否具备突发火灾的应急处理方案及人员疏散方案、充电站内外是否存在阻碍消防车进行灭火工作的违规停车与违规建筑、是否存在占用或堵塞应急安全疏散出口的充电设备、是否配有较为健全的火灾报警装置，排烟装置、自动喷水装置与安全疏散标识、充电站内各项应急灭火设施是否存在过期与失效现象等方面的督察工作，加强对高压充电站消防安全的有效监管。当检查过程中发现相应单位存在违法违规行为时，消防救援机构相应部门应当依据国家相关法律规定，对其予以责令整改、查封、行政处罚等手段，且应积极与当地相关管理部门进行配合，对其违法违规行为进行依法处置，确保其尽快处理消防安全隐患。（三）建立健全新能源高压充电站消防安全管理机制消防救援相关部门应与当地政府积极建立联系，针对当地各新能源高压充电站的消防安全管理工作进行有效合作，不断建立健全消防安全管理工作体系。各地相关部门应在我国消防政策的指导下，依据各地实际情况，制定消防安全管理体系，针对部分新能源高压充电站，相应部门应当积极与高压充电站所属地区的管理者进行沟通，协同制定消防安全管理细则，必要时可要求高压充电站内部相应管理部门针对消防问题进行特殊管理。在此基础上，消防救援相关部门应当针对高压充电站内部从事充电站消防安全管理工作的工作人员进行业务培训，确保高压充电站内部相关工作人员具有较强业务能力，能够切实保障消防安全管理工作顺利进行[7]。在消防安全管理体系落实过程中，存在大量琐碎、复杂而难以界定的具体问题，消防救援相关管理部门应在制定新能源高压充电站消防安全管理体系时，确保其具有一定的灵活性，避免出现过于死板、无法解决部分实际问题的情况。（四）针对新能源高压充电站消防安全问题展开宣传目前，我国较多居民采用新能源汽车作为出行的主要方式，新能源汽车发展形势较好，但针对新能源汽车消防安全问题进行的宣传与警示工作尚存在普及不到位、警示力度不足等问题。相关部门可以互联网为工具，实现新能源汽车消防安全相关问题的广泛普及与大力宣传，并应针对新能源充电站相关管理企业进行集中教育，提高其对充电站消防安全管理工作的重视，强化相关消防管理工作者的业务能力与水平[8]。为确保新能源汽车车主充分认识到消防事故的危害性，新能源高压充电站可为车主发放消防安全事故应急手册，将新能源汽车消防事故的危害、车主应进行的预防行为、应急处理、事故逃生等知识进行宣传，实现新能源汽车消防安全管理知识的普及，促使车主严格按照新能源汽车使用、充电、保养机制进行安全管理，从而降低新能源高压充电站内因新能源汽车自身存在问题而导致火灾发生的可能性。（五）培养相关单位处理突发消防事故的能力新能源高压充电站内应针对消防安全事故设立专门的应急处理小组，确保应急处理小组能够在充电站发生消防安全事故时，尽可能控制火焰蔓延，积极配合相应消防救援队进行灭火扑火工作。充电站及当地消防救援队伍应当对应急处理小组进行培训，培训内容应包括消防安全事故基本情况、火灾控制技术与处理方法、发现灾情后应采取的应急措施、灾后监控视频调取等，培养应急处理小组的专业能力与应变能力，切实保障新能源充电站的消防安全。高压充电站应配备相应的电绝缘器材及灭火防护装备，以确保灭火工作人员的安全，可依据站内实际情况配备沙坑、排水系统等设施，降低发生电