光伏儲(chǔ)能電站微型消防站建設(shè)研究＊

胡博愷，趙石楠，蘇忠波

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

光伏儲(chǔ)能電站，又稱(chēng)“光儲(chǔ)充”電站，是集“光伏、儲(chǔ)能、充電”多功能為一體的、廣泛設(shè)置于人口集中、汽車(chē)保有量大的商業(yè)辦公區(qū)或住宅區(qū)的新型電動(dòng)汽車(chē)環(huán)保型充電站。“十三五”期間，我國(guó)充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展快速，儲(chǔ)能電站從少于2000座發(fā)展到超過(guò)6.38萬(wàn)座[1]，因此潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性劇增。在“4·16北京國(guó)軒福威斯光儲(chǔ)充技術(shù)有限公司光伏儲(chǔ)能電站火災(zāi)爆炸事故”中，25MWh的儲(chǔ)能電站突然爆炸，造成了消防員兩死一傷。儲(chǔ)能電站造價(jià)昂貴且發(fā)生火災(zāi)后處置難度較大。微型消防站具有“小、靈、快”的優(yōu)勢(shì)，能夠在城市消防力量尚未到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，獨(dú)立承擔(dān)儲(chǔ)能電站的火情偵查、初期控火和警戒疏散等任務(wù)，能夠控制火勢(shì)的擴(kuò)大，有利于提升儲(chǔ)能電站的自救能力，減輕火災(zāi)帶來(lái)的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1 光伏儲(chǔ)能電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特征

光伏組件、蓄電池和逆變器是構(gòu)成儲(chǔ)能電站的核心部件，這些部件構(gòu)造復(fù)雜、阻燃性能差且容易自燃，是造成儲(chǔ)能電站火災(zāi)的主要危險(xiǎn)源。

1.1 光伏組件火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特征

光伏組件，又稱(chēng)太陽(yáng)能電池板，是儲(chǔ)能電站發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其功能是將在室外接收的光能轉(zhuǎn)化為電能。光伏組件在高溫下，受“熱斑效應(yīng)”影響會(huì)發(fā)生自燃?；馂?zāi)發(fā)生后，一方面，光伏組件堆疊會(huì)產(chǎn)生大量熱輻射，導(dǎo)致火場(chǎng)內(nèi)溫度極高，且難以通過(guò)排煙通風(fēng)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(yáng)光或人工光之中，持續(xù)不斷地把光能轉(zhuǎn)化為600V-1000V的高壓直流電，因而電擊危險(xiǎn)性極大，不能貿(mào)然用水滅火。

1.2 蓄電池火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特征

蓄電池，又稱(chēng)蓄電池組，是儲(chǔ)能電站蓄電系統(tǒng)的核心部件，其功能是儲(chǔ)存光伏組件所產(chǎn)生的電能。隨著使用時(shí)間的增加，電池的電化學(xué)能就會(huì)變得活躍，容易出現(xiàn)局部過(guò)熱區(qū)域以及過(guò)充、過(guò)放現(xiàn)象，導(dǎo)致鋰枝晶短路或者電解液加速分解，繼而引發(fā)熱失控。一旦熱失控發(fā)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(fā)，火勢(shì)猛烈燃燒，蓄電池連鎖爆炸隨即發(fā)生，給火災(zāi)撲救帶來(lái)了巨大風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。

1.3 逆變器火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特征

逆變器，又稱(chēng)儲(chǔ)能變流器，是儲(chǔ)能電站供電系統(tǒng)的核心部件，其功能是實(shí)現(xiàn)蓄電池直流電與電網(wǎng)交流電兩者間的交互轉(zhuǎn)換。當(dāng)逆變器組件遇到電壓不穩(wěn)、過(guò)載、機(jī)箱內(nèi)金屬顆粒物較多等狀況，就容易發(fā)生短路故障，繼而產(chǎn)生瞬時(shí)溫度高達(dá)數(shù)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(fā)達(dá)國(guó)家，逆變器火災(zāi)占據(jù)儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故總量的70%，某一臺(tái)逆變器短路故障會(huì)使整個(gè)并聯(lián)電路都產(chǎn)生較大的電壓波動(dòng)，導(dǎo)致電路內(nèi)相鄰逆變器同時(shí)短路起火[2]。

圖1 光伏儲(chǔ)能電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)部位示意圖

2 光伏儲(chǔ)能電站微型消防站設(shè)置

《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB51041-2014）《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》（DL5027）對(duì)儲(chǔ)能電站的消防安全設(shè)施做出了規(guī)范。然而，從近期全國(guó)消防救援機(jī)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)能電站的集中專(zhuān)項(xiàng)整治情況來(lái)看，大多數(shù)儲(chǔ)能電站重點(diǎn)部位的消防安全設(shè)施配備并未達(dá)到規(guī)范要求。鑒于目前儲(chǔ)能電站消防安全設(shè)施不達(dá)標(biāo)、存在諸多火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)隱患，在儲(chǔ)能電站中建立符合消防安全標(biāo)準(zhǔn)的微型消防站是有必要的。

2.1 設(shè)置理念

光伏儲(chǔ)能電站微型消防站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)微型消防站）立足于儲(chǔ)能電站人員編制的初期火災(zāi)防控。由于儲(chǔ)能電站具備“有毒、易爆、帶電”等多重火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特征，儲(chǔ)能電站員工必須全員共同承擔(dān)電站運(yùn)營(yíng)和消防站管理的“兩站”職責(zé)。員工人數(shù)越少，實(shí)施防火巡檢和滅火訓(xùn)練就要越嚴(yán)格，微型消防站的基礎(chǔ)設(shè)施、個(gè)人防護(hù)裝備及滅火器具配置就要越先進(jìn)。對(duì)于無(wú)人值守的智能化儲(chǔ)能電站，則無(wú)法設(shè)置微型消防站，需要安裝消防報(bào)警設(shè)施。

2.2 場(chǎng)地設(shè)置

光伏儲(chǔ)能電站場(chǎng)地狹小，功能性建筑密集，不具備獨(dú)棟設(shè)置微型消防站的條件，可將微型消防站設(shè)置在儲(chǔ)能電站的監(jiān)控室內(nèi)，有利于在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)險(xiǎn)情后立即出動(dòng)處置。依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016—2014）《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB51041-2014）[3]之相關(guān)規(guī)定，結(jié)合儲(chǔ)能電站建筑部局，宜將具備微型消防站功能的監(jiān)控室單獨(dú)設(shè)置，其建筑耐火等級(jí)不低于二級(jí)，并采取防靜電、抗電磁干擾措施。監(jiān)控室疏散門(mén)應(yīng)采用不燃材料，應(yīng)向外開(kāi)啟并直通無(wú)爆炸、無(wú)火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所或安全出口。監(jiān)控室應(yīng)靠墻放置兩個(gè)消防器材儲(chǔ)柜，用于存放消防個(gè)人防護(hù)裝備、滅火器具和輔助器材。

2.3 人員設(shè)置

光伏儲(chǔ)能電站主站通常包含12名左右的運(yùn)維工程師，采取“三班倒”的作業(yè)方式工作。參照公安部《消防安全重點(diǎn)單位微型消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，微型消防站的站長(zhǎng)應(yīng)由光伏儲(chǔ)能電站的負(fù)責(zé)人擔(dān)任，負(fù)責(zé)日常滅火訓(xùn)練及火災(zāi)組織指揮。消防員、監(jiān)控室值班員由值班的運(yùn)維工程師兼任，承擔(dān)日常防火巡查、器材保養(yǎng)及消防宣傳任務(wù)，火災(zāi)時(shí)協(xié)力開(kāi)展初期火災(zāi)撲救。

2.4 器材設(shè)置

（1）個(gè)人防護(hù)裝備配置

根據(jù)光伏儲(chǔ)能電站的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特征，微型消防站個(gè)人防護(hù)裝備應(yīng)滿(mǎn)足防火、防電擊、防有毒氣體的安全防護(hù)需求且數(shù)量充足。具體配置情況如表1所示。

表1 個(gè)人防護(hù)裝備一覽表

（2）滅火器具配置

依據(jù)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB51041-2014）中關(guān)于電力設(shè)備的防護(hù)要求，儲(chǔ)能的電池設(shè)備及配電設(shè)施宜配置干粉型滅火器及砂池[4]。使用《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50140-2005）中滅火器最低配置公式計(jì)算[5]，可得光伏儲(chǔ)能電站消防安全重點(diǎn)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(cè)儀、測(cè)溫儀、可燃?xì)怏w探測(cè)儀等專(zhuān)業(yè)設(shè)備，用于滅火前對(duì)火場(chǎng)氣體、溫度、漏電情況的檢測(cè)偵查及開(kāi)展應(yīng)急斷電處置。

3 光伏儲(chǔ)能電站微型消防站火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)流程

應(yīng)急響應(yīng)流程如圖2所示。應(yīng)注意事項(xiàng)如下：

圖2 光伏儲(chǔ)能電站火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)流程圖

（1）發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后，值班員要將起火情況上報(bào)政府或企業(yè)相關(guān)責(zé)任單位，并啟動(dòng)火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，微型消防站站長(zhǎng)、微型消防站消防員按分工實(shí)施滅火行動(dòng)。

（2）由1名微型消防站值班人員通過(guò)控制設(shè)備切斷供電、激活氣體噴淋滅火系統(tǒng)；由3名微型消防站消防員前往檢查供電設(shè)施運(yùn)行狀況，若供電仍未切斷則手動(dòng)關(guān)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(guān)輔助器材，進(jìn)入起火部位開(kāi)展先期偵查。

（3）若偵查發(fā)現(xiàn)著火電氣設(shè)備處于初期燃燒階段，站長(zhǎng)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(duì)先前燃燒部位進(jìn)行填壓，防止復(fù)燃。若著火電氣設(shè)備噴射出大量火花和白色煙霧，具有爆炸危險(xiǎn)性，應(yīng)立即撥打“119”火災(zāi)報(bào)警電話(huà)請(qǐng)求支援，組織人員疏散撤離，并在距著火區(qū)域50m處設(shè)置警戒帶，防止電站周?chē)鸁o(wú)關(guān)人員、車(chē)輛靠近火場(chǎng)，市政消防救援隊(duì)伍到場(chǎng)后，微型消防站站長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)把火場(chǎng)燃燒部位、燃燒物質(zhì)、燃燒持續(xù)時(shí)間等火災(zāi)基本信息告知市政消防救援隊(duì)伍指揮員。

（4）火災(zāi)成功撲滅后，微型消防站首先要將火災(zāi)情況向政府、企業(yè)相關(guān)責(zé)任單位及消防部門(mén)進(jìn)行報(bào)告，總結(jié)事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，隨后對(duì)火場(chǎng)殘留的污染性廢液廢料進(jìn)行清掃和集中處理，防止次生災(zāi)害發(fā)生，最后對(duì)因火災(zāi)受損的電氣設(shè)備進(jìn)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(yáng)光照射下再次受熱自燃。

4 結(jié)論

本文分析了光伏儲(chǔ)能電站的基本火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特征，結(jié)合儲(chǔ)能電站建設(shè)的行業(yè)規(guī)范要求，提出了能夠有效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)能電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的微型消防站設(shè)置方法，并就微型消防站如何具體實(shí)施火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)流程進(jìn)行了闡述。光伏儲(chǔ)能電站的消防安全問(wèn)題是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，消防安全的好壞直接決定了電力企業(yè)是否能取得長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。微型消防站建設(shè)為光伏儲(chǔ)能電站消防安全工作提供了一種現(xiàn)實(shí)、可靠的發(fā)展思路，理應(yīng)得到更廣泛的重視和研究。