光伏储能电站微型消防站建设研究＊

胡博恺，赵石楠，苏忠波

（1．应急管理部消防救援局昆明训练总队，云南昆明650000；2．浙江消防救援总队温州支队，浙江温州325000）

光伏储能电站，又称“光储充”电站，是集“光伏、储能、充电”多功能为一体的、广泛设置于人口集中、汽车保有量大的商业办公区或住宅区的新型电动汽车环保型充电站。“十三五”期间，我国充电设施网络建设发展快速，储能电站从少于2000座发展到超过6.38万座[1]，因此潜在火灾风险性剧增。在“4·16北京国轩福威斯光储充技术有限公司光伏储能电站火灾爆炸事故”中，25MWh的储能电站突然爆炸，造成了消防员两死一伤。储能电站造价昂贵且发生火灾后处置难度较大。微型消防站具有“小、灵、快”的优势，能够在城市消防力量尚未到达现场时，独立承担储能电站的火情侦查、初期控火和警戒疏散等任务，能够控制火势的扩大，有利于提升储能电站的自救能力，减轻火灾带来的人员伤亡和财产损失。

1 光伏储能电站火灾风险特征

光伏组件、蓄电池和逆变器是构成储能电站的核心部件，这些部件构造复杂、阻燃性能差且容易自燃，是造成储能电站火灾的主要危险源。

1.1 光伏组件火灾风险特征

光伏组件，又称太阳能电池板，是储能电站发电系统的核心部件，其功能是将在室外接收的光能转化为电能。光伏组件在高温下，受“热斑效应”影响会发生自燃。火灾发生后，一方面，光伏组件堆叠会产生大量热辐射，导致火场内温度极高，且难以通过排烟通风的方式降温；另一方面，即使切断了整体电力供给，受热破损的光伏组件仍然暴露在太阳光或人工光之中，持续不断地把光能转化为600V-1000V的高压直流电，因而电击危险性极大，不能贸然用水灭火。

1.2 蓄电池火灾风险特征

蓄电池，又称蓄电池组，是储能电站蓄电系统的核心部件，其功能是储存光伏组件所产生的电能。随着使用时间的增加，电池的电化学能就会变得活跃，容易出现局部过热区域以及过充、过放现象，导致锂枝晶短路或者电解液加速分解，继而引发热失控。一旦热失控发生，氢气、甲烷、乙烯、氟化物等有毒或易燃易爆气体被大量挥发，火势猛烈燃烧，蓄电池连锁爆炸随即发生，给火灾扑救带来了巨大风险和挑战。

1.3 逆变器火灾风险特征

逆变器，又称储能变流器，是储能电站供电系统的核心部件，其功能是实现蓄电池直流电与电网交流电两者间的交互转换。当逆变器组件遇到电压不稳、过载、机箱内金属颗粒物较多等状况，就容易发生短路故障，继而产生瞬时温度高达数千摄氏度的高压直流电弧，使逆变器突然冒烟起火。在一些发达国家，逆变器火灾占据储能电站火灾事故总量的70%，某一台逆变器短路故障会使整个并联电路都产生较大的电压波动，导致电路内相邻逆变器同时短路起火[2]。

图1 光伏储能电站火灾风险部位示意图

2 光伏储能电站微型消防站设置

《电化学储能电站设计规范》（GB51041-2014）《电力设备典型消防规程》（DL5027）对储能电站的消防安全设施做出了规范。然而，从近期全国消防救援机构对储能电站的集中专项整治情况来看，大多数储能电站重点部位的消防安全设施配备并未达到规范要求。鉴于目前储能电站消防安全设施不达标、存在诸多火灾风险隐患，在储能电站中建立符合消防安全标准的微型消防站是有必要的。

2.1 设置理念

光伏储能电站微型消防站（以下简称微型消防站）立足于储能电站人员编制的初期火灾防控。由于储能电站具备“有毒、易爆、带电”等多重火灾风险特征，储能电站员工必须全员共同承担电站运营和消防站管理的“两站”职责。员工人数越少，实施防火巡检和灭火训练就要越严格，微型消防站的基础设施、个人防护装备及灭火器具配置就要越先进。对于无人值守的智能化储能电站，则无法设置微型消防站，需要安装消防报警设施。

2.2 场地设置

光伏储能电站场地狭小，功能性建筑密集，不具备独栋设置微型消防站的条件，可将微型消防站设置在储能电站的监控室内，有利于在第一时间发现火灾险情后立即出动处置。依据《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）《电化学储能电站设计规范》（GB51041-2014）[3]之相关规定，结合储能电站建筑部局，宜将具备微型消防站功能的监控室单独设置，其建筑耐火等级不低于二级，并采取防静电、抗电磁干扰措施。监控室疏散门应采用不燃材料，应向外开启并直通无爆炸、无火灾危险的场所或安全出口。监控室应靠墙放置两个消防器材储柜，用于存放消防个人防护装备、灭火器具和辅助器材。

2.3 人员设置

光伏储能电站主站通常包含12名左右的运维工程师，采取“三班倒”的作业方式工作。参照公安部《消防安全重点单位微型消防站建设标准（试行）》，微型消防站的站长应由光伏储能电站的负责人担任，负责日常灭火训练及火灾组织指挥。消防员、监控室值班员由值班的运维工程师兼任，承担日常防火巡查、器材保养及消防宣传任务，火灾时协力开展初期火灾扑救。

2.4 器材设置

（1）个人防护装备配置

根据光伏储能电站的火灾风险特征，微型消防站个人防护装备应满足防火、防电击、防有毒气体的安全防护需求且数量充足。具体配置情况如表1所示。

表1 个人防护装备一览表

（2）灭火器具配置

依据《电化学储能电站设计规范》（GB51041-2014）中关于电力设备的防护要求，储能的电池设备及配电设施宜配置干粉型灭火器及砂池[4]。使用《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）中灭火器最低配置公式计算[5]，可得光伏储能电站消防安全重点部位的灭火器最低配置如表2所示。

表2 灭火器具一览表

（3）辅助器材配置

辅助器材包括电绝缘装具、绝缘剪断钳、漏电探测仪、测温仪、可燃气体探测仪等专业设备，用于灭火前对火场气体、温度、漏电情况的检测侦查及开展应急断电处置。

3 光伏储能电站微型消防站火灾应急响应流程

应急响应流程如图2所示。应注意事项如下：

图2 光伏储能电站火灾应急响应流程图

（1）发现火灾后，值班员要将起火情况上报政府或企业相关责任单位，并启动火灾应急响应预案，微型消防站站长、微型消防站消防员按分工实施灭火行动。

（2）由1名微型消防站值班人员通过控制设备切断供电、激活气体喷淋灭火系统；由3名微型消防站消防员前往检查供电设施运行状况，若供电仍未切断则手动关闭电阀；其余微型消防站消防员佩戴空气呼吸器，携带灭火器具及相关辅助器材，进入起火部位开展先期侦查。

（3）若侦查发现着火电气设备处于初期燃烧阶段，站长要组织人员用干粉灭火器喷射着火电池根部，直到燃烧终止后，再洒水降温或者用砂土对先前燃烧部位进行填压，防止复燃。若着火电气设备喷射出大量火花和白色烟雾，具有爆炸危险性，应立即拨打“119”火灾报警电话请求支援，组织人员疏散撤离，并在距着火区域50m处设置警戒带，防止电站周围无关人员、车辆靠近火场，市政消防救援队伍到场后，微型消防站站长应当把火场燃烧部位、燃烧物质、燃烧持续时间等火灾基本信息告知市政消防救援队伍指挥员。

（4）火灾成功扑灭后，微型消防站首先要将火灾情况向政府、企业相关责任单位及消防部门进行报告，总结事故经验教训，随后对火场残留的污染性废液废料进行清扫和集中处理，防止次生灾害发生，最后对因火灾受损的电气设备进行维修更换，特别是要把破损光伏组件尽快拆除，防止光伏组件在太阳光照射下再次受热自燃。

4 结论

本文分析了光伏储能电站的基本火灾风险特征，结合储能电站建设的行业规范要求，提出了能够有效应对储能电站火灾风险的微型消防站设置方法，并就微型消防站如何具体实施火灾应急响应流程进行了阐述。光伏储能电站的消防安全问题是一个不容忽视的问题，消防安全的好坏直接决定了电力企业是否能取得长远发展。微型消防站建设为光伏储能电站消防安全工作提供了一种现实、可靠的发展思路，理应得到更广泛的重视和研究。