加油站设置电动汽车换电站的消防设计探讨

加油站设置电动汽车换电站的消防设计探讨

李实昊

摘要：随着我国新能源汽车的发展和推广，我国新能源汽车的保有量不断增长，迫切需要建立一批新的电力系统，以适应电力系统的不断增长。根据现行的消防技术标准，对加油站电动汽车换电站的设计、施工、维护、维护等方面进行讨论。同时，根据现有加油站的改造经验，对现有的加油站进行改造，并对其进行改进。目前，此类场所尚无明确的防火设计标准，因此，结合具体案例，对其消防设计进行探讨。

关键词：电动汽车换电站；消防设计

前言

随着汽车工业的发展和环境保护的需要，新能源电动汽车应运而生。作为服务新能源电动汽车充换电站的场所也随之建设起来。该充换电站场所不同于加油站、加气站和普通的充电站，它是集汽车电池自动更换、电池自动充电和电池存储为一体的综合类服务场所。目前，对该类场所的消防设计没有专门且具有针对性的规范和标准。为此本文将依据现有的有关规范标准规定，根据工程实例来探讨此类场所的消防设计方案。

一、国内电动汽车换电站技术发展背景

当前国家大力号召节能减排，新能源电动汽车绿色、环保、无污染，正在大面积推广，但电动汽车行驶里程短，充电难、充电时间长(大约0.5～2h)，快充又损耗电池、减少电池使用寿命等因素大大降低了新能源电动汽车的推广范围，只能在市区跑短途，不能跑长途高速，还要在其公司或小区申请安装充电桩等，这些都会给用户选择购买电动汽车带来负面影响。在这种前提下，如果有能为电动汽车“加油”的装置就能实现电动汽车跑长途，绿色出行，节能减排，主要还省“油”钱。新能源电动汽车换电站就是为解决新能源电动汽车“加油”困难而创新研发出的自动、快速、简便更换电池的设备，解决电动汽车行驶里程短、充电难、充电时间长等难点，延长电池使用寿命，以更换电池来达到为电动汽车“加油”的目的，加快推广普及电动汽车，真正达到汽车节能零排放。新能源电动汽车换电站就是快速给电动汽车更换电池（3min左右）来解决电动汽车续航的自动换电设备，达到让电动汽车“加电”的目的。当前国家大力补贴新能源汽车企业，推动电动汽车技术发展，尤其给可换电的新能源汽车企业政策及资源扶持，电动汽车换电技术是未来提倡推广电动汽车主要发展方向和趋势。

二、新能源汽车换电站建设现状和火灾风险分析

2.1建设现状

新能源汽车的充能模式有两种，一种是充电，一种是更换。使用汽车充电桩进行充电，每次充电持续1-6h;换流是一种效率更高的能量补充方法，一般只需要3-5min。充电和更换都有各自的应用范围和用户群，在降低购车成本等方面，更换电池的使用方式具有明显的优越性。在这样的环境下，新能源汽车电池的研发、生产无论从技术上还是在生产上都处于世界前列，而与之相对应的锂电池换电站的建设也在国内迅速展开。数据表明，到2021年底，我国已经拥有200多种可更换的汽车，已经推广15万多辆，在全国建成900个新的发电站。以吉林省长春市为例，根据“车站相随、适度超前”的原则，在2021年建成118个新电站。随着我国电池的自动化程度的提高，电池的品质也得到了很大的改善。易燃气体、空气、火源三大要素。在发生火灾或发生故障时，既有火源又有易燃气体，又有大量的活泼金属，容易发生爆炸。所以在初期，应采取行之有效的措施，及时扑救和预防蓄电池的再燃烧。由于技术上的限制，没有快速感知、精确定向的灭火设备和战术来预防电池室内的爆炸。因此，早期的火灾很容易扩散，造成大规模的火灾，现有的消防手段难以有效地扑灭。近几年来，我国陆续出台许多鼓励汽车发展的政策和法规，但是在充电基础设施建设方面，却鲜有相关的技术标准，仅有一、两句话，缺乏具体的法律规定，特别是在换电站建设中，消防安全审批、消防监督检查无法可依[1]。

2.2事故特点

换电站通常由以下组成:充电设备、电池箱更换设备、电池箱存储设备等﹐实际应用中也有一些房间根据具体情况合并使用。在火灾安全方面，由于电力负荷、供电、配电网故障引发火灾、设备安全保护功能失效而引发火灾蔓延、电池破损漏液、过度充放电、爆炸引发火灾、室外雷击引发火灾等风险较高，场所内基本都是火灾重点防范部位，并且因锂电池特殊的理化性质，防范难度极大。第一有较高的意外危险，锂离子电池的质量问题可能引起电池的热失控。由于电池管理、蓄电池组、蓄电池组等产品质量不过关、设计安装不规范、人为操作不当等原因，都会造成电池热失控。电池温度过高，电池梯次使用等都会引起电池的热失控。第二燃烧强烈﹐热量扩散快。电力交换系统中必然有大量的辅助电器，它们的应用也会带来一些火险，例如突然的高压、大电流的侵入。这主要是由于电子装置高度一体化，电池数目多、组件多、功率大。如果出现故障，很容易引起连锁反应，大量的能量集中在一起，造成储能装置的燃烧和爆炸。另外，由于采用多种电线，使得高压大电流侵入的可能性增大。而且，在放电后剩余的电量仍然存在着高温分解和爆炸的危险，在处理过程中，人员存在着被电击的危险。第三高毒性、高烟、易燃、爆炸，加油站通常是封闭的，在发生事故时，电池组会因高温而分解，产生大量的有毒气体(CO，HF:HCI)，可燃气体(CO，H，CH)，以及高温，从而导致事故的发生

[2]。

三、防爆要求

3.1爆炸危险区域的等级定义

《爆炸和火灾危险火灾电力装置设计规范》GB50058-92中的有关规定，对爆炸危险区进行了分级。第一0区域:经常发生或长时间有爆炸气体的区域。第二1区域:在正常工作状态下，有爆炸气体的存在。第三通常情况下不会有爆炸性气体的混合气体，如果有，也只是短期内有爆炸性气体的混合气体。油气、液化气设备爆炸危险区内平地以下的坑道或沟渠，应当划为1区。

3.2火灾自动报警系统设计方案

由于该工程中的监控室内配备网络机柜等设备，并具备24小时值班的工作人员，不宜采用燃气灭火，因此，必须安装独立的感烟探测器，并具备烟雾报警功能。该工程的蓄电池充电室为气体保护区，其内部应有编码式烟雾检测器和编码温度检测器。该工程的蓄电池自动更换场地为开放区域，可安装独立的烟感探头，并具备烟雾报警器。根据现场条件，可以选择设置紧急广播、救火电话。但在出口和出口必须有紧急灯光、紧急疏散标志，并参考《火灾自动报警系统设计规范》有关的有关规定。

四、消防设施

由于新能源行业的新产品，目前尚无相关的消防设备设计与安装的强制性规范。经实地考察，在换电站的电池充电器中，通常都装有一个感应式的烟雾探测器，在每个电池的每个单元上都装有一个感应式的光纤探测器。当发生火灾时，会自动关闭充电电源。另外，在电池的充电管理上，还配备了一个电池监测与管理系统，可以对电池的温度、充电状况进行实时监测。当电池出现异常时，设有一键拔除按键，迅速将问题电池取出并置于户外灭火桶内进行隔离处理。此外，在加油站的配电柜上，还应该设置电力火情监测装置，并将警报信号发送至值班人员。在充电室中安装有温控自动通风风扇及空气调节装置，以保证充电器内部的温度稳定，避免电器因高温而引起火灾。一些加油站根据技术规范的规定，可以不进行消防供水[3]。

五、结语

新能源电动汽车的快速发展，作为配套的充换电站建设也快速兴起，但是目前国内没有针对此类场所的专用消防设计标准规范。健康管理，规范先行，社会各界迫切需要针对电动汽车充换电站的防火设计规范。结合实际案例，结合现行规范，对相关规范和标准进行系统的归纳，提出电动汽车换电站场地消防设计的建议，以供同行参考。

参考文献

[1]熊康俊,詹斌,袁野,盛涛. 考虑换电渗透率的电动汽车充换电站联合选址规划[C]//.2022世界交通运输大会(WTC2022)论文集（运输规划与交叉学科篇）.,2022:203-214.

[2]张永丰等，我国电动汽车充换电站消防标准规范现状分析研究[J].2019年中国消防协会科学技术年会论文集，P630-631.

[3]胡勇.基于改进深度强化学习的电动汽车充换电站调度技术[J].电子测试,2022,36(10):36-38.