光伏儲能電站微型消防站建設研究＊

胡博愷，趙石楠，蘇忠波

（1．應急管理部消防救援局昆明訓練總隊，云南昆明650000；2．浙江消防救援總隊溫州支隊，浙江溫州325000）

光伏儲能電站，又稱“光儲充”電站，是集“光伏、儲能、充電”多功能為一體的、廣泛設置于人口集中、汽車保有量大的商業辦公區或住宅區的新型電動汽車環保型充電站?！笆濉逼陂g，我國充電設施網絡建設發展快速，儲能電站從少于2000座發展到超過6.38萬座[1]，因此潛在火災風險性劇增。在“4·16北京國軒福威斯光儲充技術有限公司光伏儲能電站火災爆炸事故”中，25MWh的儲能電站突然爆炸，造成了消防員兩死一傷。儲能電站造價昂貴且發生火災后處置難度較大。微型消防站具有“小、靈、快”的優勢，能夠在城市消防力量尚未到達現場時，獨立承擔儲能電站的火情偵查、初期控火和警戒疏散等任務，能夠控制火勢的擴大，有利于提升儲能電站的自救能力，減輕火災帶來的人員傷亡和財產損失。

1 光伏儲能電站火災風險特征

光伏組件、蓄電池和逆變器是構成儲能電站的核心部件，這些部件構造復雜、阻燃性能差且容易自燃，是造成儲能電站火災的主要危險源。

1.1 光伏組件火災風險特征

光伏組件，又稱太陽能電池板，是儲能電站發電系統的核心部件，其功能是將在室外接收的光能轉化為電能。光伏組件在高溫下，受“熱斑效應”影響會發生自燃?；馂陌l生后，一方面，光伏組件堆疊會產生大量熱輻射，導致火場內溫度極高，且難以通過排煙通風的方式降溫；另一方面，即使切斷了整體電力供給，受熱破損的光伏組件仍然暴露在太陽光或人工光之中，持續不斷地把光能轉化為600V-1000V的高壓直流電，因而電擊危險性極大，不能貿然用水滅火。

1.2 蓄電池火災風險特征

蓄電池，又稱蓄電池組，是儲能電站蓄電系統的核心部件，其功能是儲存光伏組件所產生的電能。隨著使用時間的增加，電池的電化學能就會變得活躍，容易出現局部過熱區域以及過充、過放現象，導致鋰枝晶短路或者電解液加速分解，繼而引發熱失控。一旦熱失控發生，氫氣、甲烷、乙烯、氟化物等有毒或易燃易爆氣體被大量揮發，火勢猛烈燃燒，蓄電池連鎖爆炸隨即發生，給火災撲救帶來了巨大風險和挑戰。

1.3 逆變器火災風險特征

逆變器，又稱儲能變流器，是儲能電站供電系統的核心部件，其功能是實現蓄電池直流電與電網交流電兩者間的交互轉換。當逆變器組件遇到電壓不穩、過載、機箱內金屬顆粒物較多等狀況，就容易發生短路故障，繼而產生瞬時溫度高達數千攝氏度的高壓直流電弧，使逆變器突然冒煙起火。在一些發達國家，逆變器火災占據儲能電站火災事故總量的70%，某一臺逆變器短路故障會使整個并聯電路都產生較大的電壓波動，導致電路內相鄰逆變器同時短路起火[2]。

圖1 光伏儲能電站火災風險部位示意圖

2 光伏儲能電站微型消防站設置

《電化學儲能電站設計規范》（GB51041-2014）《電力設備典型消防規程》（DL5027）對儲能電站的消防安全設施做出了規范。然而，從近期全國消防救援機構對儲能電站的集中專項整治情況來看，大多數儲能電站重點部位的消防安全設施配備并未達到規范要求。鑒于目前儲能電站消防安全設施不達標、存在諸多火災風險隱患，在儲能電站中建立符合消防安全標準的微型消防站是有必要的。

2.1 設置理念

光伏儲能電站微型消防站（以下簡稱微型消防站）立足于儲能電站人員編制的初期火災防控。由于儲能電站具備“有毒、易爆、帶電”等多重火災風險特征，儲能電站員工必須全員共同承擔電站運營和消防站管理的“兩站”職責。員工人數越少，實施防火巡檢和滅火訓練就要越嚴格，微型消防站的基礎設施、個人防護裝備及滅火器具配置就要越先進。對于無人值守的智能化儲能電站，則無法設置微型消防站，需要安裝消防報警設施。

2.2 場地設置

光伏儲能電站場地狹小，功能性建筑密集，不具備獨棟設置微型消防站的條件，可將微型消防站設置在儲能電站的監控室內，有利于在第一時間發現火災險情后立即出動處置。依據《建筑設計防火規范》（GB50016—2014）《電化學儲能電站設計規范》（GB51041-2014）[3]之相關規定，結合儲能電站建筑部局，宜將具備微型消防站功能的監控室單獨設置，其建筑耐火等級不低于二級，并采取防靜電、抗電磁干擾措施。監控室疏散門應采用不燃材料，應向外開啟并直通無爆炸、無火災危險的場所或安全出口。監控室應靠墻放置兩個消防器材儲柜，用于存放消防個人防護裝備、滅火器具和輔助器材。

2.3 人員設置

光伏儲能電站主站通常包含12名左右的運維工程師，采取“三班倒”的作業方式工作。參照公安部《消防安全重點單位微型消防站建設標準（試行）》，微型消防站的站長應由光伏儲能電站的負責人擔任，負責日常滅火訓練及火災組織指揮。消防員、監控室值班員由值班的運維工程師兼任，承擔日常防火巡查、器材保養及消防宣傳任務，火災時協力開展初期火災撲救。

2.4 器材設置

（1）個人防護裝備配置

根據光伏儲能電站的火災風險特征，微型消防站個人防護裝備應滿足防火、防電擊、防有毒氣體的安全防護需求且數量充足。具體配置情況如表1所示。

表1 個人防護裝備一覽表

（2）滅火器具配置

依據《電化學儲能電站設計規范》（GB51041-2014）中關于電力設備的防護要求，儲能的電池設備及配電設施宜配置干粉型滅火器及砂池[4]。使用《建筑滅火器配置設計規范》（GB50140-2005）中滅火器最低配置公式計算[5]，可得光伏儲能電站消防安全重點部位的滅火器最低配置如表2所示。

表2 滅火器具一覽表

（3）輔助器材配置

輔助器材包括電絕緣裝具、絕緣剪斷鉗、漏電探測儀、測溫儀、可燃氣體探測儀等專業設備，用于滅火前對火場氣體、溫度、漏電情況的檢測偵查及開展應急斷電處置。

3 光伏儲能電站微型消防站火災應急響應流程

應急響應流程如圖2所示。應注意事項如下：

圖2 光伏儲能電站火災應急響應流程圖

（1）發現火災后，值班員要將起火情況上報政府或企業相關責任單位，并啟動火災應急響應預案，微型消防站站長、微型消防站消防員按分工實施滅火行動。

（2）由1名微型消防站值班人員通過控制設備切斷供電、激活氣體噴淋滅火系統；由3名微型消防站消防員前往檢查供電設施運行狀況，若供電仍未切斷則手動關閉電閥；其余微型消防站消防員佩戴空氣呼吸器，攜帶滅火器具及相關輔助器材，進入起火部位開展先期偵查。

（3）若偵查發現著火電氣設備處于初期燃燒階段，站長要組織人員用干粉滅火器噴射著火電池根部，直到燃燒終止后，再灑水降溫或者用砂土對先前燃燒部位進行填壓，防止復燃。若著火電氣設備噴射出大量火花和白色煙霧，具有爆炸危險性，應立即撥打“119”火災報警電話請求支援，組織人員疏散撤離，并在距著火區域50m處設置警戒帶，防止電站周圍無關人員、車輛靠近火場，市政消防救援隊伍到場后，微型消防站站長應當把火場燃燒部位、燃燒物質、燃燒持續時間等火災基本信息告知市政消防救援隊伍指揮員。

（4）火災成功撲滅后，微型消防站首先要將火災情況向政府、企業相關責任單位及消防部門進行報告，總結事故經驗教訓，隨后對火場殘留的污染性廢液廢料進行清掃和集中處理，防止次生災害發生，最后對因火災受損的電氣設備進行維修更換，特別是要把破損光伏組件盡快拆除，防止光伏組件在太陽光照射下再次受熱自燃。

4 結論

本文分析了光伏儲能電站的基本火災風險特征，結合儲能電站建設的行業規范要求，提出了能夠有效應對儲能電站火災風險的微型消防站設置方法，并就微型消防站如何具體實施火災應急響應流程進行了闡述。光伏儲能電站的消防安全問題是一個不容忽視的問題，消防安全的好壞直接決定了電力企業是否能取得長遠發展。微型消防站建設為光伏儲能電站消防安全工作提供了一種現實、可靠的發展思路，理應得到更廣泛的重視和研究。