新能源風(fēng)電光伏儲能系統(tǒng)變電站消防安全及應(yīng)用管理研究

摘要：本文對新能源風(fēng)電、光伏及儲能系統(tǒng)的消防安全進(jìn)行了深入分析，并提出了相應(yīng)的管理和技術(shù)應(yīng)用策略。評估了風(fēng)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)以及儲能系統(tǒng)的消防安全風(fēng)險。探討了如何建立有效的消防安全管理體系，包括消防設(shè)施建設(shè)與維護(hù)、應(yīng)急預(yù)案制定與演練。介紹了智能監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)、消防安全防護(hù)技術(shù)和消防應(yīng)急救援技術(shù)在新能源系統(tǒng)中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明，通過綜合管理和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，可以顯著提高新能源系統(tǒng)的消防安全管理水平。

關(guān)鍵詞：新能源系統(tǒng)；消防安全；消防管理

引言

隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮牟粩嘣鲩L，風(fēng)電、光伏和儲能系統(tǒng)在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)了越來越重要的地位。然而，新能源系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在一定的消防安全風(fēng)險，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的火災(zāi)事故。為確保新能源系統(tǒng)安全運(yùn)行，對其消防安全風(fēng)險進(jìn)行全面分析，并采取有效的管理措施和技術(shù)應(yīng)用是十分必要的。本文旨在通過系統(tǒng)的風(fēng)險分析和管理策略研究，為新能源系統(tǒng)安全運(yùn)行提供參考[1]。

一、新能源系統(tǒng)消防安全風(fēng)險分析

（一）風(fēng)電系統(tǒng)的消防安全風(fēng)險

風(fēng)電設(shè)施的火險主要因素是電氣故障與機(jī)械過熱。在風(fēng)電裝置內(nèi)部，諸多電氣構(gòu)件如變壓器、電纜和配電箱等在運(yùn)作中易于因超負(fù)荷或短路等故障導(dǎo)致電火。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件，如齒輪箱、軸承等，在長時間重負(fù)荷工作下會因摩擦產(chǎn)生熱量。若冷卻系統(tǒng)無法正常工作或潤滑不足，可能引發(fā)局部高溫乃至火災(zāi)。對于風(fēng)電設(shè)備而言，塔架與機(jī)艙內(nèi)普遍存在大量易燃物質(zhì)，如絕緣和電纜外皮，一旦失火，難以抑制。因此，開展風(fēng)電系統(tǒng)的整體消防安全評價，裝備必要的監(jiān)控與滅火裝備，并制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽?yīng)急計劃，是防火事故預(yù)防和應(yīng)對的關(guān)鍵策略。

（二）光伏發(fā)電系統(tǒng)的消防安全風(fēng)險

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，消防安全隱患主要來源于電氣設(shè)備和光伏組件。組件在陽光照射下持續(xù)工作易產(chǎn)生直流電弧。特別是在連接點(diǎn)和接線盒處，若連接不牢固或絕緣破損，電弧可能引發(fā)火災(zāi)，光伏組件的直流電特性導(dǎo)致火災(zāi)時熄滅電弧困難，加大了火災(zāi)撲救難度。光伏系統(tǒng)中逆變器扮演關(guān)鍵角色，其轉(zhuǎn)換電能時若遇到過載、短路等電氣故障，可能導(dǎo)致火災(zāi)。長期放置于戶外的光伏電纜，其絕緣層可能因高溫、紫外線等自然環(huán)境的侵蝕而老化、損壞，從而增加了發(fā)生電氣火災(zāi)的概率。針對光伏發(fā)電系統(tǒng)，必須關(guān)注電氣設(shè)備的品質(zhì)及安裝標(biāo)準(zhǔn)，周期性對光伏板和電纜進(jìn)行檢查與保養(yǎng)，同時配備適宜的防火手段，以保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)作[2]。

（三）儲能系統(tǒng)的消防安全風(fēng)險

儲能裝置的防火安全問題主要源于電池技術(shù)及其管理方式。目前普遍采用的鋰離子電池雖能量密度高，但熱失控隱患不可忽視。當(dāng)鋰離子電池遇到過充、過放、短路或外力損傷時，可能會觸發(fā)熱失控現(xiàn)象，進(jìn)而引起電池溫度急劇上升，產(chǎn)生高溫和易燃?xì)怏w，從而有可能導(dǎo)致火災(zāi)。儲能系統(tǒng)一般由眾多電池單元構(gòu)成，單元間的互相作用可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，一旦某個單元出現(xiàn)故障，可能迅速影響到整個系統(tǒng)，從而增加了火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險。儲能系統(tǒng)的電力設(shè)施，如變流器、配電柜等，同樣潛藏電氣火災(zāi)風(fēng)險。儲能電站一般采取集中式布局，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢擴(kuò)散迅速，增大了救火工作難度。同時，儲能系統(tǒng)內(nèi)部空間相對封閉狹小，給滅火作業(yè)和人員緊急疏散帶來了較大挑戰(zhàn)。在儲能系統(tǒng)開發(fā)和使用過程中，必須將消防安全放在首位，選用高安全性的電池技術(shù)，并裝備全面的溫度監(jiān)控、火警報警以及自動滅火系統(tǒng)。同時，還需編制細(xì)致的應(yīng)急響應(yīng)計劃，并定期進(jìn)行實(shí)操演練，以保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

二、新能源系統(tǒng)消防安全管理

（一）建立消防安全管理體系

為了保障新能源系統(tǒng)安全運(yùn)行，關(guān)鍵在于構(gòu)建完善的消防安全管理體系。按照《中華人民共和國消防法》與《企業(yè)消防安全管理規(guī)定》，各企業(yè)必須建立專門的消防安全管理機(jī)構(gòu)，并配備專門的消防管理人員，執(zhí)行日常的消防安全管理工作。依據(jù)《企業(yè)職工消防安全培訓(xùn)規(guī)定》，企業(yè)須建立一套完善的消防安全培訓(xùn)體系，周期性對所有職工進(jìn)行消防安全知識的系統(tǒng)教育，旨在增強(qiáng)職工的消防安全意識以及提升他們應(yīng)對緊急情況的能力。針對電氣設(shè)備的從業(yè)人員，必須加強(qiáng)其在火災(zāi)防治及應(yīng)急處理方面的專業(yè)訓(xùn)練。企業(yè)需根據(jù)《消防安全檢查規(guī)定》，建立一套完備的消防安全檢查和評估體系，確保定期對消防設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行檢查，并對發(fā)現(xiàn)的安全隱患立即進(jìn)行整改，編纂一套詳盡的消防安全資料，詳細(xì)記錄定期消防安全審查、潛在風(fēng)險整改、緊急疏散練習(xí)等關(guān)鍵信息，保障消防安全管理工作的透明性和可追溯性。

（二）消防設(shè)施建設(shè)與維護(hù)

構(gòu)建及保養(yǎng)消防系統(tǒng)是保障新能源項(xiàng)目安全的基礎(chǔ)。須依照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》及《電氣設(shè)備防火設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，恰當(dāng)設(shè)置各類消防設(shè)施，包括火災(zāi)報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)等。在風(fēng)電領(lǐng)域，關(guān)鍵在于給風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架以及變電站等重要部位裝配高效的火災(zāi)監(jiān)測與撲救設(shè)備。在建筑屋頂?shù)墓夥到y(tǒng)中，特別是在逆變器、配電箱等電氣設(shè)備附近，應(yīng)裝置火災(zāi)報警與滅火系統(tǒng)，以防電氣火災(zāi)擴(kuò)散損害建筑本體。對于光伏系統(tǒng)，電纜接頭處需裝置煙霧報警器，以便快速識別并處理潛在的火災(zāi)風(fēng)險。針對儲能裝置，須特別留意電池組的溫度控制與消防設(shè)備配套。依據(jù)《儲能電站設(shè)計防火規(guī)范》，儲能電站必須裝備自動火災(zāi)報警及滅火系統(tǒng)，如細(xì)水霧或氣體滅火設(shè)備。同時，必須裝置溫控監(jiān)測系統(tǒng)，對電池組溫度實(shí)行及時跟蹤，避免因過熱導(dǎo)致的失控狀況引發(fā)火災(zāi)。按照《消防設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程》，企業(yè)需要定期對所有消防設(shè)備進(jìn)行檢修和測試，以保障其正常運(yùn)作[4]。

（三）消防應(yīng)急預(yù)案制定與演練

擬定周詳?shù)南缿?yīng)急計劃并定期實(shí)施操練，對于增強(qiáng)新能源系統(tǒng)處理火災(zāi)事故的效能至關(guān)重要。按照《企業(yè)消防應(yīng)急預(yù)案編制指南》，企業(yè)須根據(jù)自身具體狀況，制定既科學(xué)又合理的消防應(yīng)急計劃，應(yīng)急預(yù)案需涵蓋火災(zāi)報警流程、初期火災(zāi)應(yīng)對策略、人員安全撤離計劃、救援組織構(gòu)建及其職責(zé)劃分等關(guān)鍵要素。針對風(fēng)電設(shè)施，須突出構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電塔與變電站的火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，詳細(xì)列舉報警與應(yīng)對步驟，同時確保高空作業(yè)者在緊急狀況下的安全撤離。針對儲能裝置，制定緊急響應(yīng)計劃時，必須著重于電池過熱可能引起的火災(zāi)事故應(yīng)對，計劃中須詳述溫度監(jiān)測系統(tǒng)啟動報警后的具體應(yīng)對步驟、初期火災(zāi)滅火手段以及人員安全撤離方案。針對儲能系統(tǒng)可能發(fā)生的火災(zāi)，應(yīng)急預(yù)案需詳細(xì)列出個人防護(hù)手段及救援設(shè)施配備標(biāo)準(zhǔn)。按照《企業(yè)消防演練管理規(guī)定》，企業(yè)需半年開展一次全面消防演習(xí)，檢驗(yàn)應(yīng)急方案的有效性和員工應(yīng)對緊急情況的能力，應(yīng)對火災(zāi)預(yù)警、初起火災(zāi)撲救、人員安全撤離等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，以確保每位員工都能熟練掌握緊急情況下的應(yīng)對流程，從而提升整體的應(yīng)急救援能力[5]。

三、新能源系統(tǒng)消防安全技術(shù)應(yīng)用

（一）智能監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)

智能監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)構(gòu)成了保障新能源系統(tǒng)消防安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它通過實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，能迅速發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，有效避免火災(zāi)事故的發(fā)生。在風(fēng)能、太陽能以及能量儲存裝置中，機(jī)械的超溫狀態(tài)往往是火災(zāi)事故的直接導(dǎo)火索，依據(jù)《電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》，利用分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)（DTS），實(shí)現(xiàn)對廣闊區(qū)域溫度波動的及時監(jiān)控。DTS系統(tǒng)利用光纖傳感器通過光信號檢測溫度變化，監(jiān)控范圍能覆蓋數(shù)十公里，一旦某個區(qū)域溫度超出設(shè)定界限，系統(tǒng)即刻激活報警機(jī)制。光伏系統(tǒng)火災(zāi)防范關(guān)鍵是監(jiān)控電氣設(shè)備的故障，如電弧故障檢測，實(shí)時追蹤電流、電壓、溫度等變化。依據(jù)國家級消防產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的資料，部署電力火災(zāi)監(jiān)視器能夠令電氣火災(zāi)事件數(shù)量大約下降70%。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，安裝電弧故障檢測裝置能有效監(jiān)控電纜與接線盒內(nèi)的電弧產(chǎn)生，從而預(yù)防由接觸問題引起的火災(zāi)事故[6]。

（二）消防安全防護(hù)技術(shù)

在新能源領(lǐng)域，消防安全防護(hù)技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色。主要任務(wù)是在火災(zāi)發(fā)生時迅速控制火勢蔓延，確保設(shè)備和人員安全。按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2014）的要求，自動噴水滅火系統(tǒng)被大規(guī)模部署在風(fēng)電場、光伏電站的變電站等關(guān)鍵位置，以確?；馂?zāi)防控安全有效。該系統(tǒng)利用煙霧、溫度感應(yīng)器等火災(zāi)探測器，實(shí)時監(jiān)測周圍環(huán)境。一旦發(fā)現(xiàn)火情立即啟動自動控制機(jī)制，激活噴淋設(shè)備，噴射水霧以快速抑制火災(zāi)?；馂?zāi)發(fā)生時，探測器立刻捕捉火情，將警示信息發(fā)送至監(jiān)管中樞，觸發(fā)一系列救火程序，包括啟動供水系統(tǒng)并開啟噴淋裝置，水流直沖火點(diǎn)，有效降低高溫并控制火情蔓延。據(jù)國家消防裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心所示，自動噴水滅火系統(tǒng)在降低火災(zāi)帶來的損害方面表現(xiàn)卓越，能使火災(zāi)損失率減少大約四成。

按照《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50370-2005）的規(guī)定，適用于儲能設(shè)施以及風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部空間狹小、設(shè)備緊湊場所的滅火系統(tǒng)，常見的滅火氣體如二氧化碳、七氟丙烷等，滅火時不產(chǎn)生積水，適合用于撲救電氣火災(zāi)。具體流程為：火災(zāi)探測器識別到火情后，自動啟動風(fēng)控系統(tǒng)立即切斷通風(fēng)，并激活氣體滅火設(shè)備。滅火介質(zhì)通過輸送管道直達(dá)火源，快速減少氧氣含量或終止化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高效滅火。據(jù)國家消防技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)資料顯示，采用氣體滅火系統(tǒng)能顯著抑制電氣火災(zāi)，使其滅火效率高達(dá)95%以上。依據(jù)《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50898-2013），該系統(tǒng)通過高壓噴射產(chǎn)生細(xì)水霧，依靠水霧蒸發(fā)時吸收熱量以及其阻隔空氣的能力，達(dá)到高效滅火的目的。本裝置適用于利用太陽能進(jìn)行電力生產(chǎn)的光伏系統(tǒng)以及配套的儲能設(shè)備，對電氣組件和電池單元進(jìn)行管理和維護(hù)[7]。

（三）消防應(yīng)急救援技術(shù)

在處理新能源系統(tǒng)火災(zāi)事故時，消防應(yīng)急救援技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色，關(guān)鍵目標(biāo)在于火災(zāi)發(fā)生時迅速且有效地控制火勢蔓延，確保人員與設(shè)備的安全，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2014）要求，對于風(fēng)電、光伏以及儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵區(qū)域，必須配備智能化的應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，這套設(shè)備在火情出現(xiàn)時，能自動激活緊急照明系統(tǒng)，發(fā)出明確的逃生指引，保障人們能快速而安全地從火災(zāi)現(xiàn)場撤離。具體流程為：火災(zāi)報警器一旦感應(yīng)到火情，自動啟動備用電源，點(diǎn)亮緊急照明和指示燈，指示人員沿預(yù)定路線快速安全疏散，依據(jù)國家級消防設(shè)備檢測中心的資料，智能型應(yīng)急照明與疏散指示技術(shù)的運(yùn)用，能將人群撤離時間縮減一半。

依據(jù)《消防機(jī)器人應(yīng)用指南》，在火場中，這些高科技救火設(shè)備能迅速行動并高效進(jìn)行滅火作業(yè)。它們特別適合于儲能系統(tǒng)和風(fēng)電場等傳統(tǒng)火災(zāi)撲救挑戰(zhàn)性較大的場合。工作流程為：火情發(fā)生后，指揮中心借助監(jiān)控設(shè)備鎖定火點(diǎn)，隨即派遣消防機(jī)器人出擊。該機(jī)器人沿預(yù)定路線自主抵達(dá)事故地點(diǎn)，利用高壓水槍或干粉滅火裝置進(jìn)行撲救。消防機(jī)器人搭載了紅外熱成像技術(shù)和氣體感應(yīng)器，能夠同步跟蹤火源的熱度和檢測有害氣體的密度，進(jìn)而靈活調(diào)整撲救方案。

結(jié)語

總之，通過對風(fēng)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)消防安全風(fēng)險的分析，提出了相應(yīng)的管理和技術(shù)應(yīng)用策略。建立完善的消防安全管理體系、加強(qiáng)消防設(shè)施建設(shè)與維護(hù)、制定科學(xué)的應(yīng)急預(yù)案并進(jìn)行定期演練以及應(yīng)用智能監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)、消防安全防護(hù)技術(shù)和應(yīng)急救援技術(shù)，是提高新能源系統(tǒng)消防安全管理水平的有效手段。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和管理經(jīng)驗(yàn)的積累，新能源系統(tǒng)的消防安全將得到進(jìn)一步提升。參考文獻(xiàn)

[1]節(jié)連彬，趙嘉興，劉毅敏.基于特征識別的變電站消防監(jiān)控圖像處理方法[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2023，45（06）：704-709.

[2]王俊杰，魏穎娜，曾鵬.變電站消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)設(shè)計研究[J].消防界（電子版），2023，9（21）：48-50.

[3]魏穎娜，王俊杰，曾鵬.變電站消防應(yīng)急處理及救援措施研究[J].消防界（電子版），2023，9（20）：101-103.

[4]孫巖.220kV附建式變電站消防設(shè)計常見問題分析[J].消防界（電子版），2023，9（17）：49-51.

[5]程言妍.變電站中雨水系統(tǒng)與消防系統(tǒng)功能融合的研究[J].工業(yè)用水與廢水，2023，54（03）：85-88.

[6]陳暉，汪奎.變電站消防驗(yàn)收中的安全問題及對策研究[J].消防界（電子版），2023，9（15）：111-113.

[7]董梅，張馨予.變電站消防驗(yàn)收中的安全問題及對策[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2023，13（16）：154-157.